Biên soạn phần mềm soạn thảo nhanh một số bài tập vật lí 11 cơ bản phần điện học

Phạm đã quan tâm giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian học tập tại trường và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô giáo trong bộ môn Vật Lý những người đã hết lòng truyền đạt những kiến thức bổ ích cũng như những kinh nghiệm quý báu để em làm hành trang khi bước vào đời, trong đó em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Giang Văn Phúc, người đã tận tụy hướng dẫn và chỉ bảo em trong suốt thời gian làm khóa luận tốt nghiệp. Nhân dịp này tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn lớp DH5L đã khích lệ, hỗ trợ tôi trong trong suốt thời gian qua, đó cũng là nguồn động viên lớn để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Qua đây em cũng xin gửi lời chúc đến thầy cô cùng gia đình của thầy cô luôn luôn mạnh khỏe, hạnh phúc. Mục Lục Trang Phần Một : Mở đầu ...........................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài .....................................................................................................2 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu..........................................................................2 2.1. Mục đích nghiên cứu .....................................................................................2 2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu.....................................................................................2 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu ........................................................................3 3.1. Khách thể nghiên cứu ....................................................................................3 3.2. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................3 4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................3 5. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................3 6. Giả thuyết khoa học ................................................................................................3 7. Đóng góp của đề tài ................................................................................................3 Phần hai : Tổng quan ........................................................................................................4 1. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................................5 1.1. Phương pháp dạy học Vật lí...........................................................................5 1.2. Sử dụng bài tập trong dạy học Vật lí .............................................................5 1.2.1. Vai trò của bài tập trong việc giảng dạy Vật lí ở trường phổ thông .....5 1.2.2. Sự cần thiết phải soạn nhiều bài tập của giáo viên ...............................6 2. Chọn lựa bài tập Vật lí để đưa vào phần mềm........................................................6 A. Tóm tắt chương trình Vật lí 11 ........................................................................6 Chương I : Tĩnh điện học...................................................................................6 Chương II : Dòng điện không đổi ....................................................................11 Chương III : Dòng điện trong các môi trường .................................................13 B. Yêu cầu của việc chọn lựa bài tập Vật lí ........................................................16 3. Giới thiệu Visual Basic .........................................................................................16 3.1. Sơ lược về Visual Basic ...............................................................................17 3.2. Các khái niệm cơ sở .....................................................................................17 3.3. Các Control cơ sở.........................................................................................17 3.4. Thuộc tính chung của các Control ...............................................................19 Phần Ba : Thực hiện........................................................................................................21 1. Phân loại và giải một bài tập Vật lí tiêu biểu phần Điện học................................22 1.1. Phân loại bài tập Vật lí.................................................................................22 1.2. Phương pháp giải bài tập Vật lí ...................................................................22 1.2. Một số bài tập Vật lí tiêu biểu - phần Điện học ...........................................24 Chương I : Tĩnh điện học.................................................................................24 Chương II : Dòng điện không đổi ....................................................................27 Chương III : Dòng điện trong các môi trường .................................................30 2. Thiết kế giao diện..................................................................................................33 3. Lập trình................................................................................................................34 3.1. Chuẩn bị. .....................................................................................................34 3.2. Cài đặt Visual Basic.....................................................................................35 3.3. Khởi động chương trình Visual Basic .........................................................35 3.4. Ngôn ngữ lập trình Visual Basic .................................................................36 3.4.1. Biến ...........................................................................................................36 3.4.2. Khai báo biến ............................................................................................36 3.4.3. Các kiểu dữ liệu thường dùng...................................................................36 3.4.4. Các toán tử trong Visual Basic .................................................................36 3.5. Tạo và chạy một chương trình .....................................................................37 3.6. Ví dụ minh họa về phép cộng ......................................................................41 4. Các thao tác sử dụng phần mềm ...........................................................................42 5. Các kỹ thuật sử dụng.............................................................................................45 6. Lập trình một số bài tập tiêu biểu .........................................................................48 6.1. Vẽ và dặt tên, giá trị cho các đối tượng trên màn hình Form ......................48 6.2. Viết Code cho các đối tượng........................................................................49 7. Thử nghiệm...........................................................................................................62 Phần Bốn : Kết luận ........................................................................................................64 1. Kết quả đạt được ...................................................................................................65 2. Hạn chế của phần mềm.........................................................................................65 3. Những kiến nghị ...................................................................................................65 Tài liệu tham khảo ..........................................................................................................66 Trang 1 Trang 2 1. Lý do chọn đề tài Thời đại ngày nay là thời đại của khoa học công nghệ, với sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ đã tác động mạnh mẽ vào tất cả các lĩnh vực của đời sống như: y học, khoa học, kinh tế, văn hóa…và nhất là trong lĩnh vực giáo dục. Vì thế để có thể bắt kịp xu thế phát triển chung của thời đại thì đòi hỏi cần phải có những con người tài giỏi, năng động, sáng tạo, có kỹ năng thực hành để đáp ứng được những yêu cầu của thực tế đặt ra. Là sinh viên, ngoài việc không ngừng học tập, nâng cao trình độ tri thức khoa học thuộc lĩnh vực chuyên môn, chúng tôi nhận thấy cần phải tự trang bị cho mình những kiến thức cơ bản về cách sử dụng máy vi tính. Từng bước tiến đến việc ứng dụng và lập trình một số phần mềm đơn giản để đáp ứng yêu cầu của công việc, góp phần phục vụ đắc lực cho học tập, nghiên cứu và công tác giảng dạy. Hiện nay việc kiểm tra, đánh giá chất lượng học tập của học sinh là dựa trên phương pháp trắc nghiệm khách quan. Để thực hiện tốt được điều này đòi hỏi người giáo viên cần phải đầu tư rất nhiều thời gian và công sức để xây dựng hệ thống các câu hỏi trắc nghiệm, nhưng trên thực tế thì không phải lúc nào cũng đạt được kết quả như mong muốn. Mặt khác, những phần mềm hỗ trợ soạn bài tập hiện nay trên thế giới và trong nước rất hiếm. Chẳng hạn phần mềm Crocodile có mục tiêu tương tự nhưng chưa hướng đến mục tiêu chính là soạn thảo bài tập. Các phần mềm trong nước như Optic chuyên cho quang học nhưng cũng như, Crocodile nó chưa nhắm đến mục đích hỗ trợ giáo viên soạn thảo bài tập một cách nhanh chóng. Trong thời gian học tập ở trường Đại học An Giang, được tiếp xúc và làm việc với phần mềm lập trình Visual Basic. Chúng tôi nhận thấy rằng nó là một phần mềm lập trình có khả năng ứng dụng cao và tiện ích. Nó có thể giải quyết tốt được vấn đề soạn thảo nhanh các bài tập trắc nghiệm. Ngôn ngữ lập trình của Visual Basic khá đơn giản dễ dàng tiếp cận và thao tác trên giao diện làm việc. Với những lý do trên, chúng tôi quyết định thực hiện nghiên cứu đề tài: “Biên soạn phần mềm – soạn thảo nhanh một số bài tập Vật lí 11 cơ bản - phần Điện học”. 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 2.1. Mục đích nghiên cứu Tạo ra phần mềm “Soạn thảo nhanh một số bài tập Vật lí 11 cơ bản – phần Điện học” hỗ trợ cho giáo viên biên soạn nhanh các bài tập trắc nghiệm của bài tập Vật lí 11 cơ bản – phần Điện học. 2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu đề tài này chúng tôi sẽ giải quyết các nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu nội dung và phương pháp giải một số bài tập tiêu biểu của sách giáo khoa và sách bài tập Vật lí 11 cơ bản – phần Điện học. - Tiến hành giải và xây dựng các thuật toán hỗ trợ cho lập trình. - Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình, giao diện đồ họa và các ứng dụng của Visual Basic. - Biên soạn từng bài tập cụ thể, sau đó kết nối thành một tổng thể chung cho tất cả các bài theo từng chương. Trang 3 - Đánh giá kết quả thu được sau khi nghiên cứu. 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu 3.1. Khách thể nghiên cứu - Một số bài tập tiêu biểu của sách giáo khoa và sách bài tập Vật lí 11 cơ bản -phần Điện học. - Ngôn ngữ lập trình của Visual Basic. 3.2. Đối tượng nghiên cứu Phần mềm – soạn thảo nhanh một số bài tập Vật lí 11 cơ bản – phần Điện học. 4. Phương pháp nghiên cứu Trong khi thực hiện tài này, chúng tôi có sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau đây: - Phương pháp đọc sách và tài liệu tham khảo. - Phương pháp phân loại, hệ thống hóa các lý thuyết và các bài tập. - Phương pháp phân tích và tổng hợp. - Tham khảo ý kiến của một số giáo sinh sư phạm Vật lí dùng thử phần mềm. - Tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn. 5. Phạm vi nghiên cứu - Nội dung và phương pháp giải một số bài tập tiêu biểu của sách giáo khoa và sách bài tập Vật lí 11 cơ bản – phần Điện học. - Ngôn ngữ lập trình, giao diện đồ họa và các ứng dụng của Visual Basic. 6. Giả thuyết khoa học Nếu viết được phần mềm “Soạn thảo nhanh một số bài tập Vật lí 11 cơ bản – phần Điện học” thì phần mềm này sẽ hỗ trợ tốt cho người giáo viên trong việc giải các bài tập Vật lí 11 cơ bản – phần Điện học và góp phần nâng cao hiệu quả trong việc soạn thảo các đề trắc nghiệm. 7. Đóng góp của đề tài Đề tài: “Biên soạn phần mềm - soạn thảo nhanh một số bài tập Vật lí 11 cơ bản - phần Điện học” được nghiên cứu thành công thì nó góp phần: - Giúp chúng tôi có được một hệ thống kiến thức tương đối hoàn chỉnh về phần mềm Visual Basic, đồng thời tích lũy được một số kiến thức và kinh nghiệm trong việc giải các bài tập Vật lí 11 – phần Điện học. - Góp phần hỗ trợ đắc lực cho giáo viên các trường Trung học phổ thông soạn thảo nhanh một số bài tập Vật lí 11 cơ bản – phần Điện học. - Làm tư liệu tham khảo cho sinh viên các khóa sau học tập và nghiên cứu. Trang 4 Trang 5 1. Cơ sở lý thuyết 1.1) Phương pháp dạy học Vật lí Phương pháp dạy học Vật lí là một ngành khoa học giáo dục nó nghiên cứu quá trình dạy học môn Vật lí. Phương pháp dạy học Vật lí là hệ thống các hành động có mục đích của giáo viên, tổ chức hoạt động trí óc và chân tay của học sinh, đảm bảo cho học sinh chiếm lĩnh được nội dung dạy học, đạt được mục tiêu xác định. 1.2) Sử dụng bài tập trong dạy học Vật lí 1.2.1) Vai trò của bài tập trong việc giảng dạy Vật lí ở Trường phổ thông Việc giảng dạy Vật lí ở Trường phổ thông không chỉ làm cho học sinh hiểu được một cách sâu sắc, đầy đủ những kiến thức qui định trong chương trình, mà còn phải làm cho các em biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết các nhiệm vụ học tập và những vấn đề của thực tiễn cuộc sống đặt ra. Muốn vậy cần phải thường xuyên rèn luyện cho học sinh thói quen, kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức vào cuộc sống hằng ngày. Kỹ năng vận dụng kiến thức trong học tập và trong thực tiễn đời sống chính là thước đo mức độ sâu sắc và vững vàng của những kiến thức mà học sinh thu nhận được. Bài tập Vật lí với một chức năng là phương pháp dạy học, có một vị trí đặc biệt quan trọng trong việc giảng dạy Vật lí ở trường phổ thông. Trước hết bài tập Vật lí giúp học sinh ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức đã học. Để giải được bài tập Vật lí thì học sinh cần phải nhớ lại các công thức, các định luật, kiến thức đã học, có khi đòi hỏi phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức đã học trong cả chương trình, hoặc một phần, do đó học sinh sẽ hiểu rõ hơn, ghi nhớ vững chắc hơn kiến thức đã học. Khi giải bài tập Vật lí học sinh phải vận dụng những kiến thức Vật lí đã học vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ đó học sinh sẽ nắm được những ứng dụng quan trọng của kiến thức Vật lí trong thực tế và trong kỹ thuật. Trong nhiều trường hợp, dù giáo viên cố gắng trình bày tài liệu một cách mạch lạc, hợp logic, phát biểu định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng các yêu cầu… thì đó mới chỉ là điều kiện cần chứ chưa phải là điều kiện đủ để học sinh hiểu sâu và nắm vững kiến thức. Chỉ có thông qua bài tập Vật lí ở hình thức này hay hình thức khác thì mới tạo điều kiện cho học sinh tự vận dụng kiến thức đã được học để giải quyết thành công các tình huống cụ thể khác nhau. Khi đó, kiến thức đó mới trở nên sâu sắc, hoàn thiện và biến thành vốn riêng của học sinh. Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập Vật lí đặt ra học sinh ngoài việc phải tự mình phân tích các điều kiện bài tập, xây dựng các lập luận, tự kiểm tra kết quả thu được… thì học sinh còn phải sử dụng các thao tác tư duy như: so sánh, tổng hợp, khái quát hóa, trừu tượng hóa…để giải quyết các vấn đề, do đó tư duy học sinh có điều kiện được rèn luyện và phát huy. Vì thế, có thể nói bài tập Vật lí là một phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, khả năng độc lập trong suy nghĩ và hành động, tính kiên trì, tinh thần vượt khó của học sinh. Trang 6 Bài tập Vật lí là cơ hội để giáo viên đề cập đến những kiến thức mà trong giờ học chưa có điều kiện để đề cập, nhằm bổ sung những kiến thức còn thiếu cho học sinh, giúp cho các em thu nhận kiến thức một cách chặt chẽ, logic và có hệ thống. Ngoài ra xét về mặt hoạt động nhận thức, ta thấy bài tập Vật lí còn là một phương tiện tốt để kiểm tra việc thu nhận kiến thức, mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, kỹ năng, kỹ xảo của học sinh. 1.2.2) Sự cần thiết phải soạn nhiều bài tập của giáo viên Hiện nay việc kiểm tra, đánh giá chất lượng học tập của học sinh là dựa trên phương pháp trắc nghiệm khách quan. Nhưng để kết quả đánh giá được chính xác, khách quan thì cần phải có một hệ thống câu hỏi trắc nghiệm trong đó chủ yếu là bài tập vận dụng. Vì vậy, để thực hiện tốt được điều này đòi hỏi người giáo viên cần phải đầu tư rất nhiều thời gian và công sức để soạn ra các bài tập, câu hỏi trắc nghiệm. Người giáo viên phổ thông khi dạy môn Vật lí là môn học có cả lý thuyết và bài tập, do đó giáo viên phải đảm nhận việc cung cấp các kiến thức mới về lý thuyết lẫn các bài tập để các em làm quen được với việc tính toán và áp dụng được các kiến thức mà mình đã học. Việc giải bài tập là khâu vận dụng các kiến thức đã được học, điều đó sẽ giúp cho học sinh nắm vững kiến thức hơn. Vì vậy, bài tập là rất quan trọng. Điều này đòi hỏi người giáo viên phải có nhiệm vụ đưa cho các em nhiều dạng bài tập khác nhau để các em giải. Song song đó, giáo viên còn phải soạn thảo đề kiểm tra các nội dung đã dạy theo định hướng môn học bằng các bài tập tương tự đã được giảng dạy. Từ hai nguyên nhân trên chúng tôi thấy được sự cần thiết phải tạo ra một phần mềm giúp người giáo viên phân loại và soạn thảo nhanh các bài tập Vật lí phổ thông. 2. Chọn lựa bài tập Vật lí để đưa vào phần mềm A. Tóm Tắt Chương Trình Vật lí 11 Phần Điện Học [1] Chương I : TĨNH ĐIỆN HỌC Bài 1 : Điện Tích. Định Luật Cu-Lông 1. Hai loại điện tích - Điện tích âm (kí hiệu dấu - ). - Điện tích dương (kí hiệu dấu + ). - Hai điện tích cùng dấu thì đẩy nhau. - Hai điện tích khác dấu thì hút nhau. 2. Định luật Culông Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. q q1 2F k 2r = Trang 7 3. Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi đồng tính. Hằng số điện môi. 3.1) Điện môi là môi trường cách điện. 3.2) Khi đặt các điện tích điểm trong một điện môi đồng tính thì lực tương tác giữa chúng sẽ yếu đi ε lần so với khi đặt chúng trong chân không 3.3) Công thức của định luật Cu-lông trong trường hợp này là: q q1 2F k 2.r = ε 3.4) Vectơ lực tương tác giữa hai điện tích điểm có: - Điểm đặt trên mỗi điện tích. - Phương trùng với phương đường thẳng qua điểm đặt hai điện tích. - Chiều: + Hướng ra xa hai điện tích nếu chúng cùng dấu. + Hướng từ điện tích nọ đến điện tích kia nếu chúng trái dấu. Bài 2 : Thuyết Electron. Định Luật Bảo Toàn Điện Tích 1. Thuyết electron 1.1) Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện. Điện tích nguyên tố. - Điện tích nguyên tố: Điện tích nhỏ nhất tồn tại trong tự nhiên, có trị số e = 1,6.10-19 C. - Electron: là hạt sơ cấp mang điện tích âm, có điện tích là - 1,6.10-19 C và khối lượng là 9,1.10-31 kg. Prôton: là hạt sơ cấp mang điện tích dương, có điện tích là 1,6.10-19 C và khối lượng là 1,67.10-27 kg. - Nơtron: không mang điện và có khối lượng xấp xỉ bằng khối lượng của prôton. - Nguyên tử: có cấu tạo gồm hạt nhân mang điện dương nằm ở trung tâm và các electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh. Hạt nhân có cấu tạo gồm hai loại hạt là nơtron không mang điện và prôton mang điện dương. 1.2) Thuyết electron Thuyết electron là thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các electron để giải thích các hiện tượng điện và tính chất điện của các vật. 2. Vật (chất) dẫn điện và vật (chất) cách điện - Điện tích tự do là điện tích có thể di chuyển từ điểm này đến điểm khác trong phạm vi thể tích của vật. - Vật (chất) dẫn điện là vật (chất) có chứa các điện tích tự do. - Vật (chất) cách điện là vật (chất) không chứa các điện tích tự do. Trang 8 3. Sự nhiễm điện - Nhiễm điện do tiếp xúc là: cho một vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với một vật nhiễm điện thì nó sẽ bị nhiễm điện cùng dấu với vật đó. - Nhiễm điện do hưởng ứng là: khi đưa một quả cầu A nhiễm điện dương lại gần đầu M của một thanh kim loại MN trung hòa về điện thì ta thấy đầu M nhiễm điện âm, còn đầu N nhiễm điện dương. 4. Đinh luật bảo toàn điện tích Trong một hệ cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi. Bài 3 : Điện Trường Và Cường Độ Điện Trường. Đường Sức Điện 1. Định nghĩa điện trường Điện trường là một dạng vật chất bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó. 2. Cường độ điện trường 2.1) Định nghĩa Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó. Nó được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên một điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của q. F q E = Đơn vị đo của cường độ điện trường là : V/m 2.2) Vectơ cường độ điện trường Cường độ điện trường được biểu diễn bằng một vectơ gọi là vectơ cường độ điện trường. F q E = rr Vectơ cường độ điện trường có phương và chiều trùng với phương và chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử q dương. 2.3) Cường độ điện trường của một điện tích điểm Công thức tính cường độ điện trường của một điện tích điểm Q trong chân không. 2 QF k q r E == 2.4) Nguyên lí chồng chất điện trường Các điện trường 1 2,ΕΕ r r đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập với nhau và điện tích q chịu tác dụng của điện trường tổng hợp E r : 1 2+ ΕΕ = Ε r r r Trang 9 3. Đường sức điện 3.1) Định nghĩa đường sức điện Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó. 3.2) Các đặc điểm của đường sức điện - Qua mỗi điểm trong điện trường có một đường sức điện và chỉ có một mà thôi. - Đường sức điện là những đường có hướng. - Đường sức điện của điện trường tĩnh điện là đường không khép kín. Nó đi ra từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm. - Ta qui ước: nơi nào điện trường lớn thì các đường sức điện mau, nơi nào điện trường nhỏ thì các đường sức điện thưa. 3.3) Điện trường đều Điện trường đều là điện trường mà vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương, chiều và độ lớn; đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều. Bài 4 : Công Của Lực Điện 1. Công của lực điện trong điện trường đều Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N là AMN = q.E.d, không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi: AMN = q.E.d 2. Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường bất kì. Công của lực điện trong sự di chuyển của một điện tích q từ một điểm M đến một điểm N trong một điện trường bất kì cũng không phụ thuộc hình dạng đường đi từ M đến N mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của M và N. 3. Thế năng của một điện tích trong điện trường 3.1) Khái niệm về thế năng của một điện tích trong điện trường. Thế năng của một điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích q tại điểm mà ta xét trong điện trường. WM = AM∞ = q.E.d 3.2) Sự phụ thuộc của thế năng vào điện tích q Thế năng của điện tích tại M tỉ lệ thuận với q: WM = AM∞ = VM q Trong đó VM là một hệ số tỉ lệ. 3.3) Công của lực điện và độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường. Khi một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường thì công mà lực điện tác dụng lên điện tích đó sinh ra sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q trong điện trường. AMN = WM - WN Trang 10 Bài 5 : Điện Thế. Hiệu Điện Thế 1. Điện thế Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích q. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên q khi q di chuyển từ M ra vô cực và độ lớn của q. MM AV q ∞= Đơn vị điện thế là vôn, kí hiệu: V 2. Hiệu Điện Thế 2.1) Định nghĩa Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của một điện tích từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự di chuyển từ M đến N và độ lớn của q. MNMN AU q = 2.2) Hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường Xét một điện trường đều có vectơ cường độ điện trường đều, lực điện làm di chuyển một điện tích q > 0 dọc theo đường sức một đoạn d giữa hai điểm M và N. Liên hệ giữa cường độ điện trường E và hiệu điện thế U UMN = E.d Với d là khoảng cách giữa hai điểm trên một đường sức điện trường đều. Hay tổng quát là: UE = d Đơn vị của cường độ điện trường là: V/m. Bài 6 : Tụ Điện 1. Tụ điện Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Điện tích của hai bản bằng nhau về độ lớn nhưng trái dấu. 2. Điện dung của tụ điện - Điện dung của tụ điện là một đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định. Nó được xác định bằng thương số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó: Q = CU hay QC U = - Đơn vị điện dung là Fara kí hiệu là F. - Năng lượng của một tụ điện đã tích điện: 2 2Q Q.U C.UW 2.C 2 2 = = = Trang 11 Chương II : DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI Bài 7 : Dòng Điện Không Đổi. Nguồn Điện 1. Dòng điện - Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện. Quy ước chiều dòng điện là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương. - Tác dụng của dòng điện : cơ, nhiệt, hóa, sinh, quang và từ. 2. Cường độ dòng điện Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện. Nó được xác định bằng thương số của điện lượng ∆q dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian ∆t và khoảng thời gian đó. qI t ∆= ∆ - Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian. - Đơn vị cường độ dòng điện trong hệ SI là Ampe. Kí hiệu là A. 3. Nguồn điện Là thiết bị để biến đổi một dạng năng lượng nào đó thành điện năng. Nguồn điện có tác dụng duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện. 4. Công của nguồn điện Công của các lực lạ thực hiện làm dịch chuyển các điện tích qua nguồn được gọi là công của nguồn điện. 5. Suất điện động của nguồn điện Suất điện động của một nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một điện tích dương q ngược chiều điện trường và độ lớn của điện tích q đó. Công thức: E = A q Đơn vị: Trong hệ SI suất điện động có đơn vị là vôn. Kí hiệu là V Bài 8 : Điện Năng. Công Suất Điện 1. Điện năng tiêu thụ và công suất điện Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó. A = Uq = U.I.t Trang 12 Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian, hoặc bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó. P = A UI q = 2. Định luật Jun – Lenxơ Nhiệt lượng tỏa ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó. Q = R .I2.t 3. Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua Công suất tỏa nhiệt P của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn trong một đơn vị thời gian. P = 2Q RI t = 4. Công và công suất của nguồn điện Công của nguồn điện bằng điện năng tiêu thụ trong toàn mạch: Ang = q E = E .I.t Công suất của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch: P = E.I Bài 9 : Định Luật Ôm Đối Với Toàn Mạch 1. Định luật ôm đối với toàn mạch - Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong. E = I (RN + r) = I.RN + I.r - Định luật ôm đối với toàn mạch: Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó. N EI R r = + 2. Hiệu suất của nguồn điện ci N NA U .I.t UH A E.I.t E = = = Bài 10 : Ghép Các Nguồn Điện Thành Bộ 1. Đoạn mạch chứa nguồn điện (nguồn phát điện) Đối với đoạn mạch có chứa nguồn điện, trong đó đầu A nối với cực dương của nguồn điện thì hiệu điện thế giữa hai đầu A và B của đoạn mạch là: UAB = E - I (R + r) Trang 13 2. Ghép các nguồn điện thành bộ 2.1) Bộ nguồn nối tiếp - Suất điện động của bộ nguồn nối ghép tiếp bằng tổng các suất điện động của các nguồn có trong bộ. E = E1 + E2 +…+ En - Điện trở trong rb của bộ nguồn điện ghép nối tiếp bằng tổng các điện trở trong của các nguồn có trong bộ. rb = r1 + r2 + … + rn 2.2) Bộ nguồn song song Ghép song song n nguồn điện có cùng suất điện động E và điện trở trong r. Ta có: suất điện động Eb = E và điện trở trong b rr n = Chương III : Dòng Điện Trong Các Môi Trường Bài 13 : Dòng Điện Trong Kim Loại 1. Bản chất của dòng điện trong kim loại Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường. 2. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ [ ]0 0ρ = ρ 1+α(t - t ) 3. Hiện tượng siêu dẫn Hiện tượng siêu dẫn là khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ tc nào đó, điện trở của kim loại (hay hợp kim) đó giảm đột ngột đến giá trị bằng không. 4. Hiện tượng nhiệt điện Hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng tạo thành suất điện động nhiệt điện trong một mạch điện kín gồm hai vật dẫn khác nhau khi giữ hai mối hàn ở hai nhiệt độ khác nhau. ( )T 2 1E = α T - T Trong đó: Tα là hệ số nhiệt điện động. Bài 14 : Dòng Điện Trong Chất Điện Phân 1.._. Thuyết điện li Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muối bị phân li thành các nguyên tử tích điện gọi là ion; ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện. Trang 14 2. Bản chất dòng điện trong chất điện phân Dòng điện trong lòng chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau. 3. Hiện tượng dương cực tan Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion đi tới anôt kéo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch. 4. Các định luật Fa-Ra-Đây 4.1) Định luật Fa-Ra-Đây thứ nhất Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó: m = k.q 4.2) Định luật Fa-Ra-Đây thứ hai - Đượng lượng điện hóa k của một nguyên tố được xác định: 1 Ak . F n = - Trong đó F gọi là số Fa-Ra-Đây. - Kết hợp hai định luật Fa-Ra-Đây ta được công thức Fa-Ra-Đây: 1 Am . I.t F n = 5. Ứng dụng: Hiện tượng điện phân được áp dụng trong các công nghệ luyện kim, hóa chất, mạ điện,… Bài 15 : Dòng Điện Trong Chất Khí 1. Sự phóng điện trong chất khí Là hiện tượng không khí trở nên dẫn điện khi bị đốt nóng. 2. Bản chất dòng điện trong chất khí Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, các electron ngược chiều điện trường. 3. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí xảy ra khi ta phải dùng tác nhân ion hóa từ bên ngoài để tạo ra hạt tải điện trong chất khí. 4. Hiện tượng nhân số hạt tải điện Là hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do dòng điện chạy qua gây ra. 5. Quá trình phóng điện tự lực trong chất khí Quá trình phóng điện tự lực trong chất khí là quá trình phóng điện vẫn tiếp tục giữ được khi không còn tác nhân ion hóa tác động từ bên ngoài. Trang 15 6. Tia lửa điện Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành trong chất khí khi có điện trường đủ mạnh để làm ion hóa chất khí. 7. Hồ quang điện Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn. Hồ quang điện có thể kèm theo tỏa nhiệt và tỏa sáng rất mạnh. Bài 16 : Dòng Điện Trong Chân Không 1. Bản chất dòng điện trong chân không Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng của electron được đưa vào khoảng chân không đó. 2. Tia catôt 2.1) Tính chất của tia catôt - Nó phát ra từ catôt, theo phương vuông góc với bề mặt catôt. - Nó mang năng lượng lớn: có thể làm đen phim ảnh, làm huỳnh quang một số tinh thể, làm nóng các vật,… - Bị lệch trong điện trường và từ trường. 2.2) Bản chất tia catôt Tia catôt là một dòng electron phát ra từ catôt và bay tự do trong ống thí nghiệm. Bài 17 : Dòng Điện Trong Chất Bán Dẫn 1. Chất bán dẫn và tính chất Chất bán dẫn là một nhóm vật liệu mà tiêu biểu là gemani và silic. Chúng không thể xem là kim loại hay điện môi. Tính chất: + Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ và tạp chất. + Điện trở suất của chất bán dẫn có giá trị nằm trong khoảng trung gian giữa kim loại và điện môi. + Hạt tải điện trong chất bán dẫn là electron và lỗ trống. 2. Dòng điện trong chất bán dẫn Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng các electron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường và dòng các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường. 3. Sự dẫn điện của bán dẫn tạp chất - Bán dẫn tạp chất: bán dẫn mà hạt tải điện chủ yếu do tạp chất sinh ra. Trang 16 - Bán dẫn loại n (bán dẫn chứa đôno): mật độ electron lớn hơn nhiều so với mật độ lỗ trống. Phần tử dẫn điện cơ bản là electron. - Bán dẫn loại p (bán dẫn chứa axepto): bán dẫn mà mật độ electron lớn hơn nhiều so với mật độ electron. Phần tử dẫn điện cơ bản là lỗ trống. 4. Lớp chuyển tiếp p – n Lớp chuyển tiếp p – n là chỗ tiếp xúc giữa hai miền mang tính dẫn điện p và n trên cùng một tinh thể bán dẫn. Dòng điện chỉ chạy qua được lớp chuyển tiếp p – n theo chiều từ p sang n, nên lớp chuyển tiếp p – n được dùng làm điôt bán dẫn để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều. 5. Tranzito lưỡng cực n – p – n Một lớp bán dẫn loại p rất mỏng kẹp giữa hai lớp bán dẫn loại n thực hiện trên một tinh thể bán dẫn (Ge, Si,…) là một tranzito n – p –n. Tranzito có khả năng khuếch đại tính hiệu điện và dùng để lắp bộ khuếch đại và các khóa điện tử. B. Yêu cầu của việc chọn lựa Bài tâp Vật lí Việc chọn lựa ra các bài tập Vật lí để đánh giá kết quả của học sinh là rất khó khăn. Vì trình độ của các học sinh là rất khác nhau, do đó hệ thống bài tập trắc nghiệm phải khái quát được lý thuyết đã học, vận dụng được lý thuyết đó vào trong thực tiễn, mức độ khó của bài tập phải trải đều từ dễ dàng (chỉ áp dụng công thức) đến trung bình, đến khó (buộc học sinh phải tư duy), từ đơn giản đến phức tạp, giúp học sinh nắm được phương pháp giải các bài tập điển hình. Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều thể loại bài tập như: bài tập luyện tập, bài tập có nội dung thực tế, bài tập sáng tạo, bài tập có nhiều cách giải khác nhau… Khi chọn bài tập phải chọn những bài đơn giản, ngắn, gọn để học sinh có thể tự làm trong vòng 5 đến 10 phút. Tóm lại, bài tập Vật lí phải làm thể hiện rõ nội dung chính của bài học, nhằm củng cố, bổ sung, hoàn thiện những kiến thức đã học, cung cấp cho học sinh những hiểu biết về thực tế, kỹ thuật có liên quan với kiến thức Vật lí. 3. Giới thiệu Visual Basic [3] Visual Basic là một công cụ lập trình trực quan giúp xây dựng nhanh các ứng dụng trên Windows. Visual Basic được giới thiệu lần đầu tiên năm 1991 và được cải tiến nhiều lần qua các phiên bản 3.0 ; 4.0 ; 5.0 ; 6.0 …Trong đề tài này chúng tôi sẽ nghiên cứu về những ứng dụng của Visual Basic 6.0. Đặc điểm của môi trường Visual Basic: khác với các môi trường lập trình hướng thủ tục như: Pascal, Foxpro…Visual Basic là một môi trường lập trình hướng biến cố trên hệ điều hành Windows. Trong các môi trường lập trình hướng thủ tục, người lập trình phải xác định tuần tự thực hiện của từng lệnh và từng thủ tục có trong chương trình. Nhưng đối với môi trường lập trình hướng biến cố như Visual Basic thì người lập trình chỉ việc định nghĩa Trang 17 những lệnh gì cần thực hiện khi có một biến cố do người dùng tác động lên chương trình mà không cần quan tâm đến tuần tự các xử lý nhập liệu. Visual Basic là một trong những phần mềm hiện nay đang được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực giáo dục nhất. Với sự hỗ trợ của Visual Basic, ta có thể tạo ra phần mềm giúp giải nhanh các dạng bài tập tiêu biểu trong chương trình Vật lí phổ thông. Đó là lý do Visual Basic được chọn để lập trình. 3.1. Sơ lược về Visual Basic Màn hình làm việc của Visual Basic gồm các thành phần chính như sau: - Hộp công cụ (Toolbox): chứa các biểu tượng tương ứng với những đối tượng điều khiển chuẩn bao gồm: nhãn, hộp văn bản, nút lệnh,… - Màn hình giao tiếp (Form): đây chính là đối tượng để xây dựng các màn hình giao tiếp của ứng dụng. Khi vừa mới tạo, nó không chứa đối tượng điều khiển nào cả. - Cửa sổ thuộc tính (Properties window): cho phép định thuộc tính ban đầu cho các đối tượng bao gồm màn hình giao tiếp và các điều khiển trên đó. - Cửa sổ quản lý ứng dụng (Project explorer): cửa sổ quản lý ứng dụng hiển thị các màn hình giao tiếp, thư viện xử lý… hiện có trong ứng dụng. - Cửa sổ định vị (Form Layout): cho phép xem và định vị trí hiển thị của mỗi màn hình giao tiếp khi chạy. - Cửa sổ lệnh (Code window): đây là cửa sổ cho phép khai báo các dòng lệnh xử lý biến cố cho màn hình giao tiếp và đối tượng điều khiển trên màn hình giao tiếp. 3.2. Các khái niệm cơ sở - Màn hình giao tiếp (Form): đây là đối tượng chính trong quá trình xây dựng giao diện ứng dụng. Khi một ứng dụng được chạy, cửa sổ ứng dụng và các cửa sổ giao diện khác của chương trình là các màn hình giao tiếp đã được thiết kế trước. - Đối tượng điều khiển (Control): đối tượng điều khiển là các thành phần sẽ được vẽ lên trên màn hình giao tiếp để tạo thành giao diện của một ứng dụng. - Thuộc tính (Properties): tập hợp các thông tin liên quan đến trạng thái một đối tượng như: tên, vị trí, màu sắc hiển thị,… được gọi là thuộc tính của đối tượng. - Phương thức (Method): ngoài thuộc tính là những thông tin chỉ ra tình trạng, các đối tượng còn có những hành động xử lý liên quan đến chúng. Các hành động liên quan đến một đối tượng được gọi là phương thức của đối tượng. - Biến cố (Event) - Thủ tục xử lý biến cố (Event Sub): biến cố là những thông tin cho biết những gì đang xảy ra với một đối tượng trong ứng dụng đang chạy. Khi có biến cố phát sinh đối với một đối tượng thì hệ điều hành Windows sẽ gọi thực hiện các lệnh có trong thủ tục xử lý biến cố tương ứng. 3.3. Các Control cơ sở CommanButton: nút lệnh dùng để thực hiện một lệnh, xử lý nào đó khi được chọn. Trang 18 ComboBox: còn được gọi là hộp danh sách chọn. Control này cho phép người sử dụng nhập dữ liệu vào ô văn bản hay chọn từ một danh sách các giá trị. Check Box: control này dùng để thiết kế các mục chọn đối với người sử dụng trong giao diện của chương trình. Data: control cho phép kết nối với một CSDL để từ đó có thể truy đến các thành phần dữ liệu từ màn hình giao tiếp. Directory Listbox: hiển thị cây thư mục của một ổ đĩa và cho phép người sử dụng chọn thư mục hiện hành. Drive Listbox: là hộp combobox trong đó liệt kê tất cả tên có trong hệ thống, nó được dùng để chọn ổ đĩa. Frame: control này dùng để nhóm các control điều khiển khác thành một nhóm. File Listbox: là một listbox trình bày các file trong thư mục nào đó. Horizontal Scrollbar: thanh cuốn ngang cho ta chọn một số nguyên khi ta di chuyển con chạy từ giá trị min đến giá trị max. Image: dùng để hiện thị hình ảnh. Label: dùng để thêm một chuỗi văn bản trên màn hình giao tiếp. Nội dung của các Label chỉ có thể được thay đổi bằng các lệnh chương trình. List Box: dùng để liệt kê một danh sách gồm nhiều mục và cho phép người sử dụng lựa chọn. Line: dùng để trình bày một đường thẳng trên Form. Option Button: giống như checkbox nhưng ta chỉ chọn một trong các Option Button. OLE: ole client. Picture Box: control dùng để hiển thị hình ảnh làm nền trên màn hình giao tiếp. Pointer: dùng để điều tác các đối tượng sau khi bạn tạo ra chúng. Shape: dùng để trình bày các hình chữ nhật, hình vuông, hình ellipse, hình tròn… Textbox: còn gọi là hộp văn bản. Dùng để nhập hay xuất thông tin khi chạy chương trình. Timer: dùng để xử lý các sự kiện về thời gian. Vertical Scrollbar: thanh cuốn dọc cho ta chọn một số nguyên khi ta di chuyển con chạy từ giá trị min đến giá trị max. Trang 19 3.4. Thuộc tính chung của các control Thuộc tính tên (Name): đây là thuộc tính dùng để phân biệt các control có trong một màn hình giao tiếp với nhau. Hình 1. Màn hình làm việc Visual Basic Thuộc tính định dạng (Format): đây là những thuộc tính xác định hình thức hiển thị của các control. Hầu hết các control đều có các thuộc tính định dạng chung được liệt kê như bảng dưới đây: Thuộc tính Ý nghĩa Aligment Canh lề cho nội dung có trong đối tượng (gồm: canh trái, phải, giữa) Appearance Hiển thị dạng nổi 3D hay không ForeColor Màu hiển thị của phần nội dung một đối tượng BackColor Màu nền hiển thị của đối tượng Font Kiểu định dạng văn bản trong đối tượng Enabled Sáng hay mờ đối tượng Visible Ẩn hay hiện đối tượng Top Vị trí trên của đối tượng Left Vị trí trái của đối tượng Project Explore Properties ToolBox Form Layout Form Trang 20 Width Độ rộng đối tượng Height Độ cao đối tượng ToolTipText Nội dung văn bản ghi chú của đối tượng Thuộc tính giá trị (Value): hầu hết các control đều có một thuộc tính cho phép chúng ta truy xuất đến nội dung đang có của những control này. Thuộc tính này còn được gọi là thuộc tính giá trị và có vai trò rất quan trọng trong những thuộc tính của control. Dưới đây là bảng liệt kê tên thuộc tính giá trị mặc nhên của những control cơ sở: Loại Control Thuộc tính giá trị Lable Caption Check Box Value Text Box Text Combo Box Text List Box Text Directory list box Path Drive list box Drive File list box FileName Frame Caption Option Button Value Picture Box Picture Image Picture Shape Shape Visual Basic tương tác với người dùng bằng các control thông qua giá trị của thuộc tính và hoạt động của chương trình phần mềm. Chẳng hạn, khi phần mềm cần người dùng đưa vào giá trị số nó sẽ được đưa vào một đối tượng Textbox và phần mềm sẽ nhận giá trị này thông qua thuộc tính Text của Textbox bởi phát biểu: Textbox.Text Trang 21 Trang 22 1. Phân loại và giải một số bài tập Vật lí tiêu biểu - phần Điện học 1.1) Phân loại bài tập Vật lí [7] Theo các phương pháp dạy học Vật lí phổ thông, có nhiều cách để phân loại bài tập Vật lí. Nếu dựa vào các phương tiện giải, có thể chia bài tập Vật lí thành bài tập định tính, bài tập tính toán, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị. Nếu dựa vào mức độ khó khăn của bài tập đối với học sinh, có thể chia bài tập Vật lí thành bài tập tập dượt và bài tập tổng hợp, bài tập sáng tạo. Bài tập có nhiều loại như vậy nên tùy theo từng loại mà có các cách giải phù hợp. Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải các bài tập một cách khoa học, đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết. Nó không những giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng suy luận logic, làm việc một cách khoa học và có kế hoạch. Như vậy, vai trò của người giáo viên hết sức cần thiết trong việc chọn lựa và hướng dẫn học sinh làm nhiều loại bài tập trong chương trình học lẫn trong các tài liệu tham khảo. Điều đó nói lên rằng trong môn Vật lí, bài tập có vai trò rất lớn vì nó là một môn khoa học tự nhiên, là môn học đòi hỏi phải có sự vận dụng các kiến thức thức lý thuyết vào thực tiễn giúp cho học sinh có kiến thức sâu hơn và tạo một hứng thú học tập rất tốt cho các em. [7] 1.2) Phương pháp giải bài tập Vật lí [7] Để phát huy được tác dụng to lớn của bài tập trong dạy học Vật lí, đòi hỏi phải rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo đi đến kết quả một cách chắc chắn. Chỉ có áp dụng đúng phương pháp giải bài tập một cách có ý thức ngay từ đầu và trong suốt quá trình nghiên cứu Vật lí, học sinh mới tránh khỏi tình trạng giải bài tập một cách mò mẩm, may rủi. Đa số các bài tập Vật lí, quá trình giải gồm các bước sau : Bước 1 : Đọc kỹ đầu bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ mới, nắm vững đâu là dữ kiện, đâu là ẩn số cần phải tìm. Trên cơ sở đó để tóm tắt đầu bài bằng những kí hiệu và hình vẽ. - Đọc kỹ đề bài nhằm giúp học sinh hiểu được đề ra và tìm được phương hướng để giải quyết đề bài. Song không phải mọi học sinh đều nhận thức rõ điều đó và tạo cho mình thói quen đọc đi đọc lại đề bài nhiều lần trước khi bắt tay vào giải. Thực tế cho thấy có những học sinh chỉ đọc lướt qua sau đó giải ngay, do đó thường dẫn đến sai lầm, thiếu sót mà đáng lý ra có thể tránh được nếu biết đọc kỹ đề ra. - Đọc kỹ đầu bài là nhằm làm cho học sinh hiểu được đầu bài một cách cặn kẽ để có thể phân tích nội dung bài tập rõ ràng, đúng với hiện tượng, quá trình Vật lí đề cập đến trong đề ra. Bước 2 : Phân tích nội dụng bài tập, làm sáng tỏ bản chất Vật lí mô tả trong bài tập. Bước phân tích này có tác dụng quyết định đến chất lượng của việc giải bài tập Vật lí, vì thế trong quá trình phân tích cần làm sáng tỏ một số điểm sau đây: Trang 23 - Bài tập đang giải thuộc loại bài tập nào? Bài tập định tính hay bài tập định lượng, bài tập đồ thị hay bài tập thí nghiệm . . . - Nội dung bài tập đề cập đến hiện tượng Vật lí nào? Mối liên hệ giữa các hiện tượng ra sau và diễn biến như thế nào? - Đối tượng được xét đang ở trạng thái nào, ổn định hay biến đổi? Những điều kiện ổn định hay biến đổi là gì? - Có những đặc trưng định tính, định lượng nào đã biết và chưa biết? Mối liên hệ giữa các đặt trưng đó liên quan đến những định luật, quy tắc, định nghĩa nào… Bước 3 : Xác định phương hướng và vạch kế hoạch giải. Có hai phương pháp để giải bài tập Vật lí: phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp. - Theo phương pháp phân tích thì việc giải bài tập Vật lí được phân chia ra nhiều giai đoạn, tạo thành hệ thống các bài tập nhỏ đơn giản hơn. Và ta phải lần lượt đi giải các bài tập nhỏ đó để tìm ra ẩn số. Theo phương pháp này việc giải một bài tập được bắt đầu từ ẩn số. - Theo phương pháp tổng hợp thì việc giải bài tập không bắt đầu từ ẩn số mà bắt đầu từ dữ kiện của bài toán (hoặc lập luận) để tiến dần đến ẩn số phải tìm. Bước 4 : Kiểm tra lời giải và biện luận. - Để đảm bảo cho tính đúng đắn của lời giải sau khi giải xong cần phải kiểm tra lại và phải biện luận để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện của bài toán. Bước này rất cần thiết, vì nó có thể rèn luyện cho học sinh thói quen và ý thức kiểm tra kết quả của công việc, đó là phẩm chất quan trọng của người lao động mới. - Có thể kiểm tra lại bằng cách giải lại cẩn thận từ đầu hoặc là giải lại nhưng theo quan điểm và con đường khác: chẳng hạn theo quan điểm động lực học hay quan điểm năng lượng; theo phương pháp phân tích hay phương pháp tổng hợp… Vì một công thức Vật lí đòi hỏi sự bằng nhau cả về trị số lẫn thứ nguyên, nên việc kiểm tra thứ nguyên của biểu thức kết quả cuối cùng là cần thiết. - Biện luận giúp mở rộng nhãn quan của học sinh. Qua biện luận những kết quả không phù hợp với điều kiện bài toán đặt ra, không phù hợp với thực nghiệm, không có ý nghĩa thực tế phải được loại bỏ. Nhiều lúc nhờ biện luận và kiểm tra mà học sinh có thể phát hiện được những chổ sai trong tiến trình giải. Dựa vào cách phân loại và phương pháp giải bài tập Vật lí chúng tôi đã chọn một số bài tập đưa vào phần mềm. Trang 24 P ur - T ur F ur 1.3) Một số bài tập Vật lí tiêu biểu - phần Điện học [2] Chương I : TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN 1./ Hai quả cầu nhỏ mang điện tích có độ lớn bằng nhau, đặt cách nhau 10 cm trong chân không thì tác dụng lên nhau một lực bằng 9.10-3N. Xác định điện tích của hai quả cầu đó. Bài giải Lực tương tác tĩnh điện 1 2 2 q .q F k. r = = 2 2 q k. r Điện tích của quả cầu là: 2 2 F.rq k = => 2F.rq k = ± = ( ) 23 2 9 9.10 . 10.10 9.10 − − ± = 710−± (C). (Với : r = 10 cm = 10.10-2 m) 2./ Hai quả cầu kim loại giống nhau, có khối lượng 5g, được treo vào cùng một điểm O bằng sợi dây chỉ không dãn, dài 10 cm. Hai quả cầu tiếp xúc với nhau. Tích điện cho một quả cầu thì thấy hai quả cầu đẩy nhau cho đến khi hai dây treo hợp với nhau một góc 600. Tính điện tích mà ta đã truyền cho các quả cầu. Lấy g = 10m/s2. Bài giải Điều kiện cân bằng của quả cầu: T ur + P ur + F r = 0 Khi đó ta có: 2 2 F k.qtan 2 P l .mg α = = . Suy ra ( ) 022 3 2 7 9 60m.g.l . tan 5.10 .10 10.10 tan 2 2q 1,79.10 C k 9.10 − − − α = = = Điện tích mà ta truyền cho các quả cầu là Q = 2.q = 2.1,79.10-7 = 3,58.10-7 (C) 3./ Một vật có m = 20g được treo vào một sợi dây cách điện. Vật mang điện tích q1 = 0,10µC. Đưa vật thứ hai mang điện tích q2 = - 0,17µC lại gần thì vật thứ nhất lệch khỏi vị trí lúc ban đầu, dây treo hợp với đường thẳng đứng một gócα . Khi đó hai vật cách nhau 3cm như trên hình bên.Tính lực căng của sợi dây và góc α . Trang 25 P ur - T ur F ur α E ur Bài giải Ta có : P = m1.g = 20.10-3.10 = 0,2 (N) 1 22 q .q F k. r = = ( ) 6 6 9 22 0,1.10 .( 0,17.10 ) 9.10 . 3.10 − − − − = 0,17 (N) Điều kiện cân bằng của q1 : T ur + P ur + F r = 0 Lực căng dây 2 2 2 2T P F 0,2 0,17= + = + = 0,26 (N) tanα = F 0,17 P 0,2 = = 0,85 => α = 400 4./ Có hai điện tích q1 = 5.10-9 C; q2 = -5.10-9 C cách nhau 10 cm trong chân không. Xác định cường độ điện trường tại điểm M nằm trên đường thẳng đi qua hai điện tích đó và cách đều hai điện tích. Bài giải Cường độ điện trường tại M : 1 2E E E= + ur uur uur Vì hai điện tích q1, q2 trái dấu nhau và r1 = r2 = r/2 Nên ta có : 1 2E E↑↑ uur uur và E1 = E2 Suy ra: E = 2E1 = 2. 9 1 9 2 22 q 5.10k 2.(9.10 ) r 10.10 2 2 − − =⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ E = 36000 (V/m) 5./ Một quả cầu tích điện, có khối lượng m = 0,1 g, được treo ở đầu một sợi dây chỉ mảnh, trong một điện trường đều, có phương nằm ngang và có cường độ điện trường E = 1.103 V/m. Dây chỉ hợp với phương thẳng đứng một góc 100. Tính điện tích của qủa cầu. Lấy g = 10 m/s2. Bài giải Quả cầu m chịu tác dụng của ba lực Trọng lực: P = m.g Lực điện: F = E.q Lực căng dây: T Điều kiện cân bằng của q: T ur + P ur + F r = 0 Trang 26 Từ hình ta có: E. qFtan P m.g α = = Suy ra m.g. tanq E α= ± = 3 0 3 0,1.10 .10.tan10 10 − ± = 71,76.10−± (C) 6./ Một điện tích q = + 4.10-8 C di chuyển trong một điện trường đều có cường độ E = 100 V/m theo đường gấp khúc ABC. Đoạn AB dài 20 cm và vectơ độ dời AB uuur làm với các đường sức điện một góc 300. Đoạn BC dài 40 cm và vectơ độ dời BC uuur làm với các đường sức điện một góc 1200. Tính công của lực điện ? Bài giải Công của lực điện khi di chuyển điện tích từ A đến B AAB = AB.E.q.cos300 Công của lực điện khi di chuyển điện tích từ B đến C ABC = BC.E.q.cos1200 Công của lực điện khi di chuyển điện tích từ A đến C A = AAB + ABC = E.q.(AB.cos300 + BC.cos1200) A = 100.4.10-8 2 23 120.10 40.10 2 2 − −⎛ ⎞−⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ = - 1,07.10-7 (J) 7./ Một quả cầu nhỏ khối lượng 3,06.10-15 kg, nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại song song, nằm ngang mặt đất. Điện tích của quả cầu đó bằng 4,8.10-18 C. Hai tấm kim loại cách nhau 2 cm. Hãy tính hiệu điện thế đặt vào hai tấm đó. Lấy g = 10 m/s2. Bài giải Trọng lực: P = mg = 0,1.10-6.10 = 1.10-6 (N) (1) Lực điện : F = q.E = q. U d (2) Vì quả cầu nằm lơ lửng trong điện trường nên ta có lực điện F = P và lực điện ngược hướng với trọng lực. Từ (1) và (2) ta được : Uq mg d = Vậy hiệu điện thế đặt vào hai tấm kim loại là 15 2 18 m.g.d 3,06.10 .10.2.10U q 4,8.10 − − −= = = 127,5 (V) Trang 27 A B R1 R2 8./ Bắn một electron với vận tốc đầu rất nhỏ vào một điện trường đều giữa hai bản kim loại phẳng theo phương song song với các đường sức điện. Electron được tăng tốc trong điện trường. Ra khỏi điện trường, nó có vận tốc 107m/s. Tính hiệu điện thế UAB giữa hai bản. Biết điện tích của electron là -1,6.10-19 C. Khối lượng của electron là 9,1.10-31 kg. Bài giải Áp dụng định lí động năng cho chuyển động của electron Ta có : A = e.UAB = 2 2 22 1 2 1 1 1mv mv mv 2 2 2 − = Hiệu điện thế giữa hai bản kim loại là ( ) ( ) 22 31 7 AB 2 19 1 1U m.v .9,1.10 . 10 2.e 2 1,6.10 − −= = − = 2,484 (V) CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI 1./ Nếu dùng hiệu điện thế 6V để nạp điện cho acquy có điện trở r = 0,5Ω . Ampe kế chỉ 2A. Acquy được nạp điện trong 1h. Tính điện năng đã chuyển thành hóa năng trong acquy. Bài giải Điện năng mà acquy tiêu thụ A = U.I.t = 6.2.(1.3600) = 43200 J Nhiệt lượng mà acquy tỏa ra Q = r.I2.t = 0,5.22.(1.3600) = 7200 J Điện năng đã chuyển thành hóa năng trong acquy A’ = A – Q = 43200 – 7200 = 36000 J 2./ Cho mạch điện như sơ đồ hình vẽ. Trong đó: R1 = 30Ω ; R2 = 20Ω ; UAB = 6V. Tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở R1. Bài giải Điện trở tương đương RAB = R1 + R2 = 30 + 20 = 50 (Ω ) Cường độ dòng điện qua mạch chính AB AB U 6I = 0,12(A) R 50 = = Công suất tỏa nhiệt trên điện trở R1 P = R1.I2 = 30.(0,12)2 = 0,432 (W) Trang 28 3./ Cho mạch điện như sơ đồ hình vẽ. Trong đó : R1 = 60Ω ; R2 = 60Ω ; R3 = 120Ω ; UAC = 120V. Tính công suất tỏa nhiệt của mạch. Bài giải Điện trở tương đương ở hai đầu BC 2 3 BC 2 3 R .R 60.120R = 40( ) R R 60 120 = = Ω+ + Điện trở tương đương ở hai đầu AC RAC = R1 + RBC = 60 + 40 = 100 (Ω ) Cường độ dòng điện qua mạch chính AC AC U 120I = 1,2(A) R 100 = = Công suất tỏa nhiệt trên toàn mạch P = U.I = 120.1,2 = 144 (W) 4./ Khi mắc điện trở R1 = 4 Ω vào hai cực của nguồn điện thì dòng điện trong mạch có cường độ I1 = 0,5 A. Khi mắc điện trở R2 = 10Ω thì dòng điện trong mạch là I2 = 0,25A. Tính suất điện động và điện trở trong r của nguồn điện. Bài giải Áp dụng định luật ôm đối với toàn mạch ta có E = I1.R1 + I1.r (1) E = I2.R2 + I2.r (2) Từ (1) và (2) ta được : 1 2 2 1 1 2 I .I .(R R ) 0,5.0,25.(10 4)E (I I ) (0,5 0,25) − −= =− − = 3 (V) ( ) ( )2 2 1 1 1 2 I .R - I .R 0,25.10-0,5.4 r = = 2 ( ) 0,5 0,25 = Ω− −I I 5./ Một điện trở R1 được mắc vào hai cực của nguồn điện có điện trở trong r = 4Ω thì dòng điện chạy trong mạch có cường độ I1 = 1,2 A. Nếu mắc thêm điện trở R2 = 2Ω nối tiếp với điện trở R1 thì dòng điện chạy trong mạch có cường độ là I2 = 1 A. Tính điện trở R1. Bài giải Áp dụng định luật ôm đối với toàn mạch ta có: E = I1.R1 + I1.r (1) E = I2.(R1 + R2) + I2.r (2) CBA R1 R2 R3 Trang 29 Từ (1) và (2) ta được 2 2 1 21 1 2 I .R (I I ).r 1.2 (1,2 1).4R (I I ) (1,2 1) − − − −= =− − = 6 (Ω ) 6./ Mắc một điện trở 14Ω vào hai cực của nguồn điện có điện trở trong là 1Ω thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 8,4V. a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch. b) Tính công suất của nguồn điện khi đó. Bài giải a) Cường độ dòng điện : U 8,4I 0,6 R 14 = = = (A) b) Suất điện động của nguồn E = I.R + I.r = 0,6.14 + 0,6.1 = 9 (V) Công suất của nguồn điện Png = E.I = 9.0,6 = 5,4 (W) 7./ Điện trở trong của một acquy là 0,06Ω và trên vỏ của nó có ghi 12V. Mắc vào hai cực của acquy này một bóng đèn có ghi 12V – 5W. Tính cường độ dòng điện và hiệu suất của nguồn điện trong trường hợp này. Bài giải Điện trở bóng đèn R = 2 2U 12 P 5 = = 28,8 (Ω ) Dòng điện trong mạch E 12I 0,4158 (A) R r 28,8 0,06 = = =+ + Hiệu suất của nguồn điện N N N U I.RH .100% .100% E I(R r) = = + N N R 28,8H .100% .100% 99,8% (R r) (28,8 0,06) = = =+ + 8./ Nguồn điện có suất điện động là 3V có điện trở trong là 2Ω . Mắc song song hai bóng đèn như nhau có cùng điện trở là 6Ω vào hai cực của nguồn điện này. Tính công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn. Trang 30 Bài giải Ta có: 1 212 1 2 R .R 6.6R 3 ( ) R R 6 6 = = = Ω+ + Dòng điện trong mạch 12 E 3I 0,6 (A) R r 3 2 = = =+ + Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn U = E – I.r = 3 – 0,6.2 = 1,8 (V) Công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn 2 2 2 1 2 1 2 U U 1,8P P R R 6 = = = = = 0,54 (W) 9./ Hai nguồn có cùng suất điện động E, cùng điện trở trong r = 2Ω được mắc thành bộ nguồn và được mắc với điện trở R = 11Ω như sơ đồ. Dòng điện chạy qua R có cường độ I = 0,25 A. Tính suất điện động E của mỗi nguồn. Bài giải Ta có : rb = r 2 Áp dụng định luật ôm ta có Eb = R.I + I.rb = R.I + I. r 2 Eb = 11.0,25 + 0,25. 2 2 = 3 (V) Vậy : E1 = E2 = Eb = 3 (V) Chương III : DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG 1./ Một dây bạch kim ở 20 0C có điện trở suất ρ 0 = 10,6.10-8 .mΩ . Tính điện trở suất ρ của dây bạch kim này ở 1120 0C. Giả thiết rằng, điện trở suất của dây bạch kim trong khoảng nhiệt độ này tăng bậc một theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở không đổi là α = 3,9.10-3 K-1. Bài giải Điện trở suất ρ của dây bạch kim khi ở 11200C là ( )0 0ρ = ρ 1+α t - t⎡ ⎤⎣ ⎦ ρ ( )-8 -3= 10,6.10 1+ 3,9.10 1120 - 20⎡ ⎤⎣ ⎦ ρ 856,1.10 ( . )m−≈ Ω E, r E, r R Trang 31 2./ Một bóng đèn 220 V – 40 W có dây tóc dây tóc làm bằng vonfam. Điện trở của dây tóc bóng đèn ở 200C là R0 = 121Ω . Tính nhiệt độ t của dây tóc bóng đèn khi sáng bình thường. Giả thiết điện trở của dây tóc đèn trong khoảng nhiệt độ này tăng bậc nhất theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở không đổi là α = 4,5.10-3 K-1. Bài giải Điện trở dây tóc bóng đèn khi sáng bình thường 2 2U (220)R 1210( ) P 40 = = = Ω Ta có : ( )0 0R = R 1+α t - t⎡ ⎤⎣ ⎦ . Nhiệt độ của dây tóc bóng đèn khi sáng bình thường 0 0 1 Rt = -1 + t R ⎛ ⎞⎜ ⎟α ⎝ ⎠ t 03 1 1210= 1 20 2020 . 4,5.10 121 C− ⎛ ⎞− + =⎜ ⎟⎝ ⎠ 3./ Dây tóc bóng đèn 220 V – 100 W chế tạo bằng bạch kim khi sáng bình thường ở 25000C, điện trở của nó ở 250C bằng 40,3Ω . Tính hệ số nhiệt điện trở α . Coi rằng điện trở suất của bạch kim trong khoảng nhiệt độ này tăng tỉ lệ bậc nhất theo nhiệt độ. Bài giải Điện trở dây tóc bóng đèn khi sáng bình thường : 2 2U (220)R 484( ) P 100 = = = Ω Ta có : ( )0 0R = R 1+α t - t⎡ ⎤⎣ ⎦ Hệ số nhiệt điện trở 3 1 0 0 1 R 1 4841 1 4, 45.10 (K ) t t R 2500 25 40,3 − −⎛ ⎞ ⎛ ⎞α = − = − =⎜ ⎟ ⎜ ⎟− − ⎝ ⎠⎝ ⎠ 4./ Ở nhệt độ t1 = 250C, hiệu điện thế giữa hai cực bóng đèn là U1 = 10mV và cường độ dòng điện chạy qua đèn là I1 = 4mA. Khi sáng bình thường, hiệu điện thế giữa hai cực bóng đèn là U2 = 120V và cường độ dòng điện chạy qua đèn là I2 = 4A. Tính nhiệt độ t của dây tóc đèn khi sáng bình thường. Coi rằng điện trở suất của bạch kim trong khoảng nhiệt độ này tăng tỉ lệ bậc nhất theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở không đổi là α = 4,2.10-3 K-1. Trang 32 Bài giải Điện trở bóng đèn ( )11 1 U 10R 2,5 I 4 = = = Ω ( )22 2 U 120R 30 I 4 = = = Ω Mặt khác ta có : ( )2 1 2 1R = R 1+α t - t⎡ ⎤⎣ ⎦ Nhiệt độ của dây tóc bóng đèn khi sáng bình thường 022 1 3 1 R 1 30t = 1 t = 1 25 2644 C R 4, 2.10 2,5− ⎛ ⎞1 ⎛ ⎞− + − + =⎜ ⎟ ⎜ ⎟α ⎝ ⎠⎝ ⎠ 5./ Dùng cặp nhiệt điện sắt – Constantan có hệ số suất điện động α = 50,4µ V/K nối với milivôn kế để đo nhiệt độ nóng chảy của vàng. Giữ nguyên mối hàn thứ nhất của cặp nhiệt điện này trong nước đá đang tan và nhúng mối hàn thứ hai của nó vào vàng đang nóng chảy. Khi đó milivôn kế chỉ 53,5 mV. Tính nhiệt độ nóng chảy tC của vàng. Bài giải Ta có: c 0E (t t )= α − Suy ra : 3 0 c 0 6 E 53,5.10t t 0 1062 C 50, 4.10 − −= + = + =α 6./ Người ta muốn bóc một lớp đồng dày d = 10 µm trên một bản đồng diện tích S = 1 cm2 bằng phương pháp điện phân. Cường độ ._.