Liên hệ giữa dao động cơ và dao động điện để xác định pha và thời gian dao động trong mạch dao động LC

SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

Trang
MỤC LỤC ……………………………………...………………………1
1. PHẦN MỘT : ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................ 2
1.1. Lí do chọn SKKN………..……………….................................. .. … 2
1.2. Mục đích của SKKN………………………….………..…………… 2
2. TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan thông tin về những vấn đề cần nghiên cứu ........................2
2.2. Phạm vi và đối tượng của SKKN..........................................................2
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................................................3
4. PHẦN NỘI DUNG....................................................................................3
4.1. Cơ sở lý luận của vấn đề ........................................................................3
4.2. Cơ sở thực tiễn và thực trạng..................................................................3
4.2.1. Thực trạng tình hình của vấn đề...........................................................4
4.2.2. Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết ............................................5
4.2.3. Hiệu quả của SKKN ..........................................................................12
5. KÊT LUẬN ..............................................................................................13
6. KIẾN NGHỊ ..............................................................................................13
7. TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................14

Trang 1


SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

1. Đặt vấn đề.

1.1. Lí do chọn sáng kiến kinh nghiệm:
Trong thực tế dạy và học môn vật lí, thì bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được
đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận lôgíc, thí nghiệm, dựa trên cơ sở lý
thuyết và kết hợp phương pháp vật lí để giải quyết. Nếu ta hiểu theo nghĩa rộng thì
mỗi đại lượng vật lí xuất hiện do nghiên cứu thực nghiệm, tài liệu giáo khoa và các
bài toán vận dụng thì phương pháp liên hệ với những kiến thức đã biết với những kiến
thức mới là hết sức cần thiết đối với học sinh, nhằm mục đích thúc đẩy tư duy lôgíc để
vận dụng kiến thức giải một số bài toán vật lí.
Trong quá trình học môn vật lí, các bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt. Hiện
nay để thực hiện tốt chương trình dạy và học sách giáo khoa “theo chương trình
chuẩn” mới theo phương pháp đổi mới có hiệu quả, thì vệc hướng dẫn học sinh, sự
tương quan, liên hệ, phân loại và làm tốt các bài tập trong chương trình “chuẩn” sách
giáo khoa đã góp phần không nhỏ trong việc thực hiện thành công công tác dạy học
theo phương pháp đổi mới.
Ở chương IV “ Dao động và sóng điện từ” vật lí 12, thì lại xuất hiện một dạng dao
động điện trong mạch dao động LC, lúc này học sinh lại liên tưởng với phần dao động
cơ. Vì vậy, để học sinh có thể liên hệ giữa dao động cơ và dao động điện và giải quyết
một số bài toán vậy lí ở phần này, tôi đã chọn đề tài “ Liên hệ giữa dao động cơ và
dao động điện để xác định pha và thời gian dao động trong mạch dao động LC”.
1.2.Mục đích của sáng kiến kinh nghiệm:
Sáng kiến kinh nghiệm nêu và giải quyết một số vấn đề sau:
1.2.1. Cơ sở lí luận liên quan đến đề tài:
1.2.2. Cơ sở thực tế và hiện trạng của việc giảng dạy và hướng dẫn học sinh làm bài
tập vật lí ở trường THPT Đông Sơn 2.
1.2.3. Phương pháp liên hệ giữa dao động cơ và dao động điện để làm bài tập trong
phần mạch dao động.
1.2.4. Kết quả đạt được.
2. Tổng quan
2.1. Tổng quan thông tin về những vấn đề cần nghiên cứu
Để thực hiện tốt chương trình sách giáo khoa mới môn vật lí 12 và dạy - học theo

phương pháp đổi mới đạt hiệu quả cao thì đòi hỏi giáo viên phải nghiên cứu, tìm tòi để
đưa ra được những phương pháp giảng dạy có hiệu quả nhằm hướng dẫn học sinh biết
liên hệ lôgíc làm tốt các dạng bài tập trong chương trình sách giáo khoa đồng thời phát
triển thêm tư duy lôgíc để làm một số bài tập nâng cao nhăm đáp ứng yêu cầu xu thế
của các đề thi Đại Học hiện hành. Như vậy, Phương pháp liên hệ giữa dao động cơ và
dao động điện không chỉ áp dụng cho học sinh trường nhà mà còn áp dụng cho tất cả
học sinh khối 12 trong năm học.
2.2. Phạm vi và đối tượng của sáng kiến kinh nghiệm:
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu:
Liên hệ giữa ‘dao động cơ’ và ‘dao động điện’ để làm bài tập mạch dao động LC
2..2.2. Phạm vi nghiên cứu:
Học sinh lớp 12A1 và 12A5 Trường THPT Đông Sơn 2 năm học 2017 - 2018
3. Phương pháp nghiên cứu :
a. Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận.
Trang 2


SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

- Phương pháp thu thập thông tin từ giáo viên
- Phương pháp thu thập thông tin từ học sinh
- Phương pháp thu thập thông tin từ đồng nghiệp
b. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
Trong quá trình nghiên cứu tôi đã sử dụng một số phương pháp sau:
- Phương pháp điều tra giáo dục.
- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm GD
- Phương pháp nghiên cứu các sản phẩm hoạt động.
- Phương pháp lấy ý kiến các chuyên gia

- Phương pháp khảo nghiệm, thực nghiệm
c. Phương pháp thông kê, tổng hợp, so sánh về mặt toán học.
4. Phần nội dung
4.1. Cơ sở lý luận của vấn đề:
Phương pháp dạy - học là một bộ phận hợp thành của quá trình sư phạm nhằm đào tạo
thế hệ trẻ có tri thức khoa học, về thế giới quan và nhân sinh quan, thói quen và kỷ
năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tế, đẩy mạnh sự phát triển khoa học công
nghệ, nhằm mục đích nâng cao chất lượng khoa học kĩ thuật và đời sống cho xã hội.
Phương pháp dạy học có mối liên hệ biện chứng với các nhân tố khác của quá trình
học. Những phương pháp dạy học phải thống nhất biện chứng giữa việc giảng dạy cuả
giáo viên với việc học tập của học sinh. Đồng thời góp phần có hiệu quả vào việc thực
hiện tốt các khâu của quá trình dạy - học. Xác định kế hoạch giáo dục, giáo dưỡng,
phát triễn bộ môn một cách nhịp nhàng và khoa học, cụ thể hóa nhiệm vụ dạy học dưa
trên cơ sở đặc điểm của học sinh, điều chỉnh kế hoạch dạy học cho sát với diễn biến
thực tế, tổ chức và hướng dẫn học sinh học tập ở trên lớp cũng như ở nhà phù hợp với
phương pháp sư phạm theo dự định.
Đối với bộ môn vật lí ở trường phổ thông, bài tập vật lí đóng một vai trò hết sức
quan trọng, việc hướng dẫn học sinh làm bài tập vật lí là một hoạt động dạy học, một
công việc hết sức khó khăn, ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ của người giáo viên vật lí
trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ và tư duy lôgíc của học sinh, vì thế đòi hỏi
người thầy và học trò cần phải học tập, tìm tòi và lao động không ngừng. Bài tập sẽ
giúp học sinh hiểu sâu hơn những quy luật và hiện tượng vật lí. Thông qua các bài tập
ở các dạng khác nhau thì sẽ giúp học sinh phân biệt được các đặc tính vật lí trong mỗi
trạng thái ở các thời điểm, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt những kiến
thức để tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể, thì những kiến thức đó
mới trở nên sâu sắc hoàn thiện và trở thành vốn riêng, tạo tiền đề cho tư duy độc lập
giúp phát triễn sự sáng tạo của mỗi học sinh trong việc làm một số bài tập và giải
thích các hiện tượng vật lí.
4.2. Cơ sở thực tiễn và thực trạng của việc hướng dẫn học sinh làm bài tập vật lí ở
trường THPT Đông Sơn 2:

4.2.1. Thực trạng tình hình về vấn đề:
* Đặc điểm tình hình:
- Học sinh Trường THPT Đông Sơn đa phần là các em ngoan, chịu khó trong học
tập, nhưng đa số các em có cha hoặc mẹ làm nghề nông nên điều kiện kinh tế
không cho phép các em được học bồi dưỡng thêm nhiều kiến thức ở ngoài nhà
trường, do đó không có nhiều cơ hội rèn luyện nhiều các phương pháp giải các
Trang 3


SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

bài tập khác nhau.
*Thực trạng của việc hướng dẫn học sinh làm bài tập vật lí tại
trường THPT Đông Sơn 2
Trong chương IV Phần ‘mạch dao động LC ’ vật lí 12 yêu
cầu học sinh về kiến thức là:
Nắm vững:
* Tần số góc, tần số và chu kì dao động riêng của mạch LC:
ω=

1
LC

; f =

1
2π LC

dq
= −ωCU 0 Sinωt
dt

L

C

E,r

; T = 2π LC

* Điện áp tức thời giữa hai bản tụ:
* Điện tích tức thời của tụ điện:
* Cường độ dòng điện trong mạch
i=

(2) k (1)

⇒

u = U 0 cos ωt

q = Cu = Q0 cos ωt với q0 = CU 0

π
i = I 0 cos(ωt + ) với I0 = ωQ0
2

* Năng lượng điện trường tức thời tích luỹ trong tụ:

1 2 1 q2
Wc = Cu =
2
2C

1
2
2
1 2 1 2 1 2 1q
1 2 1
1 Q 02
2
W
+
W
Li + Cu = Li +
= LI 0 = CU 0 =
* Công thức :W = đ
t =
2
2
2
2 C 2
2
2 C
Wđ = Wt
1
⇒ Wđ = W
* Khi năng lượng điện bằng năng lượng từ : 

2
Wđ + Wt = W

* Năng lượng từ trường tức thời tích luỹ trong cuộn cảm: WL = Li 2

* Năng lượng điện trường và từ trường cũng biến thiên tuần hoàn tương đương như
thế năng và động năng trong dao động cơ với tần số góc ω' = 2ω => f' = 2f và T' =
T/2
* Cách tính thời gian để i biến thiên từ i = 0 đến i = I 0 họăc q = Q0 đến q = 0 là T/4 và
cách tính ở các thời điểm khác nhau(cách tính giống như dao động cơ)
Trong quá trình giảng dạy giáo viên thường sử dụng phương pháp chia nhóm để học
sinh thảo luận và tìm ra kết quả cho câu hỏi và giáo viên thường kết luận đúng, sai và
thường là không giải thích gì thêm, việc giảng dạy vật lí nhất là bài tập vật lí như thế
không đạt được kết quả cao, vì trong lớp có các đối tượng học sinh giỏi, khá, trung
bình, yếu và kém nên khã năng tư duy của các em là rất khác nhau, đối với học sinh
yếu kém hay trung bình không thể tư duy kịp và nhanh như những học sinh khá giỏi
nên khi thảo luận một số em không thể kịp hiểu ra vấn đề và nhất là khi thảo luận
nhóm, giáo viên lại hạn chế thời gian hoặc thi xem nhóm nào đã ra kết quả nhanh nhất
thì thường các kết quả này là tư duy của các học sinh khá, giỏi trong nhóm. Vì thế giáo
viến không chú trọng đến việc hướng dẫn học sinh phương pháp tư duy lôgíc để giải
bài tập vật lí thì học sinh sẽ tiên đoán mò không nắm vững và biết các liên hệ giữa
kiến thức mới và cũ. Từ những thực trạng trên tôi mạnh dạn đưa ra đề tài “ Liên hệ
giữa dao động cơ và dao động điện để xác định pha và thời gian dao động” trong mạch
dao động LC.
Trước khi đưa vào vận dụng phương pháp liên hệ giữa dao động cơ và dao động
điện để xác định pha và thời gian dao động trong mạch dao động LC thì tôi đã vận
Trang 4


SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

dụng kết quả của năm hoc 2016-2017 chưa áp dụng đối với lớp 12A3 để tiến hành
khảo sát và kiểm chứng, năm học 2017-2018 đối với hai lớp 12A1, 12A5 :
Bảng số liệu chưa áp dụng khảo sát năm 2017
Lớp
12A3

Giỏi
Số lượng
40

SL
3

khá
%
7,5

SL
18

T.bình
%
45

SL
13

Yếu

%
SL
32,5 6

Kém
%
15

SL
0

%
0

- Đối với nhóm HS Trung bình và yếu thi tôi sử dụng phương pháp thảo luân nhóm và
yêu cầu học sinh xác định pha ban đầu và pha dao động theo thời gian dao động trong
mạch dao động, đồng thời xác định được các giá trị của i và q theo các thời điểm
- Đối với HS khá, giỏi thì tôi đã hướng dẫn phương pháp liên hệ giữa dao động cơ và
dao động điện để xác định pha và thời gian dao động trong mạch dao động.
4.2.2. Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề:
*Giải pháp: Liên hệ giữa dao động cơ và dao động điện để xác định pha, biên
độ và thời gian dao động trong mạch dao động LC:
A- Sơ đồ tương tác :

Đại lượng cơ

Dao động cơ

Đại lượng điện

Dao động điện

B- Sự tương quan giữa dao động điện và dao động cơ
Trang 5


SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

Đại lượng Đại lượng
cơ
điện
x
q

Dao động cơ

Dao động điện

x” + ω 2x = 0

q” + ω 2q = 0

k
m

ω=

1

i

ω=

L

x = Acos(ωt + ϕ)

q = q0cos(ωt + ϕ)

k

1
C

v = x’ = -ωAsin(ωt + ϕ)

i = q’ = -ωq0sin(ωt + ϕ)

F

u

v
A = x + ( )2
ω

i
q02 = q 2 + ( ) 2
ω

µ

R

Wđ

Wt (WC)

Wt

Wđ (WL)

v

m

2

2

W=Wđ + Wt
Wđ

LC

W=Wđ + Wt

1
= 2 mv2

Wt =

1 2
Li
2

1
kx2
2

Wđ =

q2
2C

Wt =

*Tổ chức thực hiện:
A- Phương pháp liện hệ và vận dụng:
1. Liên hệ giữa dao động cơ và dao động điện:
 x = A cos(ωt + ϕ )
Dao động cơ: 
(1)
v = −ω A sin(ωt + ϕ )

Khi đó ta chọn thời điểm thích hợp t0 = 0 và thay vào hệ phương trình (1) để tìm x

và ϕ
Chú ý 1: Khi vật qua VTCB x = 0 thì vận tốc đạt cực đại v max, ngược lại khi ở biên,
q = Q0 cos(ωt + ϕ )
xmax = A, v = 0.
Dao động điện: 
(2)
i = q ' = −ωQ0 sin(ωt + ϕ )
Tương tự ta chọn thời điểm thích hợp và chiều biến thiên của i để chọn t0 = 0 và thay
vào hệ phương trình (2) để tìm q và ϕ trong dao động điện
Chú ý 2: khi q = 0 thì i = I0 và khi i = 0 thì q = Q0.
Đặc biệt nên vận dụng sự tương quan giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn
đều để giải quyết các bài toán liên quan đến thời gian chuyển động.
B- Bài tập vận dụng:
1B- Dạng bài tập xác đinh pha và phưong trình dao động:

Trang 6


SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

q = Q0 cos(ωt + ϕ )
phương pháp giải: 
(2)
i
=
q
'
=

−
ω
Q
sin(
ω
t
+
ϕ
)
0

Tương tự ta chọn thời điểm thích hợp t0 = 0 và thay vào hệ phương trình (2) để tìm q
và ϕ trong dao động điện
Chú ý : khi q = 0 thì i = I0 và khi i = 0 thì q = Q0.
1B.1- Bài tập tự luận:
Thí dụ 1: Mạch dao động lí tưởng gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 0,2H và tụ điện có
điện dung C = 20µF. Người ta tích điện cho tụ điện đến hiệu điện thế cực đại U 0 = 4V.
Chọn thời điểm ban đầu (t = 0) là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện.
a. Viết biểu thức tức thời của điện tích q trên bản tụ điện mà ở thời điểm ban đầu nó
tích điện dương.
b. Tính năng lượng điện trường tại thời điểm t =

T
, T là chu kì dao động.
8

Hướng dẫn:
a. Biểu thức điện tích
Điện tích tức thời
Trong đó

ω=

q = Q 0 cos(ωt + ϕ)

1
LC

=

1
0,2.20.10

−6

= 500rad / s

, Q 0 = CU 0 = 20.10 −6.4 = 8.10 −5 C

Khi t = 0
=> q = Q 0 cos ϕ = +Q 0 ⇒ cos ϕ = 1 hay ϕ = 0
q=8.10-5cos500t (C)
Vậy phương trình cần tìm:
b. Năng lượng điện trường tại thời điểm t =
Vào thời điểm t =

1 q2
2 C
2π T Q
q = Q 0 cos . = 0

T 8
2

T
:
8

Ta có: Wđ =

T
, điện tích của tụ điện bằng:
8

thay vào ta tính được năng lượng điện trường ta được
2

 8.10 −5 


hay Wđ = 80µJ
1 
2 
−6
Wđ =
=
80.10
J
2 20.10 −6

Thí dụ 2: Trong một mạch dao động, điện tích của tụ điện biến thiên theo quy luật:

q = 2,5.10-6cos(2.103πt)(C).
a. Viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời trong mạch.
b. Tính năng lượng điện từ và tần số dao động của mạch. Tính độ tự cảm của cuộn dây,
biết điện dung của tụ điện là 0,25µF.
Hướng dẫn:
a. Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch
dq
i=
= −2.10 3.2,5.10 −6 sin(2.10 3 πt ) (A ) hay có thể viết dưới dạng
dt
i = 5.10 − 3 cos(2.10 3 πt +

π
) (A)
2

1 Q 02 1 ( 2,5.10 −6 )
W=
=
= 12,5.10 −6 J hay W = 12,5μJ
2 C
2 0,25.10 −6
2

b. + Năng lượng điện từ

Trang 7


SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

+ Độ tự cảm của cuộn dây
Từ công thức tính tần số góc: ω =

1

1

1

 L = Cω 2 = 0,25.10 −6 .(2.10 3 ) 2 = 0,1H
LC
Thí dụ 3: Cho mạch dao động gồm tụ điện có điện có điện dung C = 0,5µ F và cuộn
cảm có độ tự cảm L = 0,02H. Tụ điện được tích điện đến điện áp 10V. Tại thời điểm
t = 0, tụ điện được nối với cuộn cảm:
a. Tìm chu kì và tần số góc của mạch dao động.
b. Viết biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch và điện tích của tụ.
c. Viết biểu thức của năng lượng điện trường và năng lượng từ trường, tính năng lượng
toàn phần của mạch.
Hướng dẫn:
ω
a. Tính T, :
2π
= 104 rad / s.
Ta có : T = 2π LC = 2π .10−4 = 6, 28.10−4 s. ω =
T
Q0 = CU 0 = 5.10−6 C

b. Biểu thức của q, i:

Ta có :

q = Q0 cos(ωt + ϕ )
i = −ωQ0 sin(ωt + ϕ )

 q = Q0
⇒ϕ =0
i = 0

Chọn lúc t = 0 

Vậy : * Biểu thức điện tích của tụ điện trong mạch dao động
q = Q0 cos ωt = 5.10−6 cos10 4 t (C )
* Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch dao động
i = −ωQ0 sin ωt = −5.10−2 sin10 4 t ( A)
c. Biểu thức của WC, WL, W.
Tương tự ta lại có :

1 q2
WC =
= 25.10−6 cos 2 104 t (J)
2C

1 2
Li = 25.10sin 2 104 t
(J)
2
W = WC + WL = 25.10−6

(J)
Thí dụ 4: Mạch dao động kín, lí tưởng có L = 1 mH, C = 10 µF. Khi dao động cường
độ dòng điện hiệu dụng I = 1 mA. Chọn gốc thời gian lúc năng lượng điện trường
bằng 3 lần năng lượng từ trường và tụ điện đang phóng điện. Viết biểu thức điện tích
trên tụ điện, điện áp giữa hai bản tụ và cường độ dòng điện trên mạch dao động.
Hướng dẫn :
WL =

Ta có:

Khi t = 0 thì WC = 3Wt

1
= 104 rad/s
LC
I0 = I 2 = 2 .10-3 A
I
q0 = 0 = 2 .10-7 C
ω
4
 W = WC  q = 3 q0
3
2

ω=

q

π

 cosϕ q = cos(± ).
6
0
Trang 8


SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

Vì tụ đang phóng điện nên ϕ =

π
6

π
)(C)
6
q
π
u = = 2 .10-2cos(104t + )(V)
C
6
3π
i = 2 .10-3cos(104t +
)(A).
2

Vậy: q = 2 .10-7cos(104t +

1B.2- Bài tập học sinh tự làm:
Bài 1: Dao động điện từ trong một mạch dao động có đường biểu diễn sự phụ thuộc
cường độ dòng điện qua cuộn dây theo thời gian như hình vẽ. Hãy viết biểu thức điện
tích tức thời trên tụ điện.
25
π
π.10 4 t +  (µC)
6
 3


ĐS: q = 120 cos

Bài tập 2: Cho mạch dao động lí tưởng
với C = 1 nF, L = 1 mH, điện áp hiệu
dụng của tụ điện là UC = 4 V. Lúc t = 0,
uC = 2 2 V và tụ điện đang được nạp
điện. Viết biểu thức điện áp trên tụ điện
và cường độ dòng điện chạy trong mạch
dao động.

i (mA)
10π
5π
O

10

t (µs)

ĐS: u = 4 2 cos(106t -

π
)(V).
3

−10π

1B.3 - Bài tập Trắc nghiệm:
Bài 1: Một mạch dao động LC gồm một cuộn cảm L = 640µH và một tụ điện có điện
dung C = 36 pF . Lấy π 2 = 10 . Giả sử ở thời điểm ban đầu điện tích của tụ điện đạt giá
trị cực đại q0 = 6.10 −6 C . Biểu thức điện tích trên bản tụ điện và cường độ dòng điện là:
π
2
π
B. q = 6.10 −6 cos 6,6.10 7 t (C ) và i = 39,6 cos(6,6.10 7 t + )( A)
2

A. q = 6.10 −6 cos 6,6.10 7 t (C ) và i = 6,6 cos(1,1.10 7 t − )( A)

π
C. q = 6.10 −6 cos 6,6.10 6 t (C ) và i = 6,6cos(1,1.106 t − )( A)
2
π
2

D. q = 6.10 −6 cos 6,6.10 6 t (C ) và i = 39,6 cos(6,6.10 6 t + )( A)
Bài 2: Một mạch dao động LC lí tưởng, tại thời điểm ban đầu (t = 0) điện tích trên một
bản tụ đạt giá trị cực đại Qo = 12 nC, sau đó 2 µs điện tích trên bản tụ này giảm chỉ còn
Q0/2. Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là

10 6 π
t
6 )

(mA).

B. i = 3πcos(

10 6 π
π
t+
4
2

10 6 π
3πcos( 6 t )

(mA).

D. i = 2πcos(

10 6 π
π
t+
6
2

A. i = 2πcos(
C. i =

) (mA).

) (mA).

2B. Dạng bài toán xác định thời gian dao động:
Trang 9


SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

Phương pháp giải:
. Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có q 1
đến q2
∆ϕ ϕ 2 − ϕ1
∆t =
=
ω
ω
q1

co s ϕ1 = Q

0
với 
và ( 0 ≤ ϕ1 ,ϕ 2 ≤ π )
q
co s ϕ = 2
2


Q0

M1
∆ϕ

-qo

O

ϕ1

q1 qo q

ϕ q2
2

M2

Phân tích: t2 – t1 = nT + ∆t (n ∈N; 0 ≤ ∆t < T)
2B.1- Bài tâp tự luận:
Thí dụ 1: Mạch dao động LC lí tưởng thực hiện
dao động điện từ. Hãy xác định khoảng thời gian,
giữa hai lần liên tiếp, năng lượng điện trường
trên tụ điện bằng năng lượng từ trường trong
cuộn dây.
Hướng dẫn
Khi năng lượng điện trường trên tụ bằng năng
lượng từ trường trong cuộn dây,

π
4

3π
4

Q0

q

tương ứng với 4 vị trí trên đường tròn, các vị trí này cách đều nhau bởi các cung

π
.
2

ta có:
hay

1
W
2
1 q 2 1  1 Q 02 
2
 ⇒ q = ± Q 0
= 
2 C 22 C 
2
Wđ = Wt =

Với hai vị trí điện tích q = ±Q 0

-Q0

− Q0

−

3π
4

2
2O
Q0
2
2

−

π
4

2
trên trục 0q,
2

Có nghĩa là, sau hai lần liên tiếp W đ = Wt, pha dao động đã biến thiên được

một

π 2π
T
=
↔
(Pha dao động biến thiên được 2π sau thời gian một chu kì T)
2
4
4
T
Tóm lại, cứ sau thời gian năng lượng điện lại bằng năng lượng từ.
4

lượng là

Thí dụ 2: Biểu thức điện tích của tụ trong một mạch dao động có dạng
q=Q0sin(2π.106t)(C). Xác định thời điểm năng lượng từ bằng năng lượng điện đầu tiên.
Hướng dẫn

Trang 10


SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

Có thể viết lại biểu thức điện tích dưới dạng hàm số cosin đối với thời gian, quen
π
2

thuộc như sau: q = Q 0 cos(2π.10 6 t − ) (

C)
và coi q như li độ của một vật dao
động điều hòa.Ban đầu, pha dao động
π
2

bằng − , vật qua vị trí cân bằng theo

Q0
-Q0

O

2
2
Q0

q

chiều dương.
Wđ = Wt lần đầu tiên khi q = Q 0
π
4

2
,
2

vectơ quay chỉ vị trí cung − , tức là nó
đã quét được một góc

ứng với thời gian

t=0

−

π
t=
4

π 2π
=
tương
4
8

T
.
8

Vậy thời điểm bài toán cần xác định là : ∆t =

2π
π
∆ϕ
T
=
= 5.10 −7 s
=> t =
=

6
ω
8
8ω 2π.10

Thí dụ 3: Một mạch dao động điện từ LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm 5
µH và tụ điện có điện dung
5 µF. Trong mạch có dao động điện từ tự do. Tính
khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà điện tích trên một bản tụ điện có độ lớn cực
đại và khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà năng lượng điện trường bằng năng
lượng từ trường.
Hướng dẫn
Ta có chu kỳ dao động: T = 2π LC = 10π.10-6 = 31,4.10-6 s. Trong một chu kì có 2 lần
điện tích trên bản tụ đạt giá trị cực đại nên khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà
điện tích trên bản tụ đạt cực đại là:
∆ϕ
T
∆t =
=> ∆t = = 5π.10-6 = 15,7.10-6s.
2
ω
Trong một chu kì có 4 lần năng lượng điện trường bằng năng lượng từ trường nên
khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà năng lượng điện trường bằng năng lượng từ
trường là : ∆t’ =

T
= 2,5π.10-6 = 7,85.10-6 s.
4

Thí dụ 4 : Một mạch dao dộng LC lí tưởng có chu kì dao động là T. Tại một thời điểm

điện tích trên tụ điện bằng 6.10-7C, sau đó một khoảng thời gian ∆t = 3T/4 cường độ
dòng điện trong mạch bằng 1,2π.10-3A. Tìm chu kì T.
Hướng dẫn
M1
Giả sử ở thời điểm ban đầu t1, điện tích trên tụ điện có
giá trị q1. Ở thời điểm t2, sau đó một khoảng thời gian
∆ϕ O
ϕ1
-qo
2π 3T 3π
3
ϕ2 q2 q1 qo q
∆t = T ta có Δϕ =ωΔt= . = rad. Từ hình vẽ ta
4
T 4
2
có:
M2

Trang 11


SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

i2
π
i2
2

2
ϕ1 + ϕ2 =
=> sinϕ2 = cosϕ1 (1) Từ công thức: q o = q + 2 => sin ϕ 2 =
Do đó
ωq o
2
ω
i2
q1
i2 1,2π .10 −3
=
ω
=
=
= 2000π rad/s Vậy : T = 10-3s.
(1) <=>
=>
−7
q1
6.10
ω.qo qo
2B.2 - Bài tập Trắc nghiệm tự giải:
Câu 1: Một mạch dao đông lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có
điện dung C đang thực hiện dao động điện từ tự do với chu kì T. Chọn thời điểm ban
đầu khi điện tích trên tụ điện bằng không. Thời gian ngắn nhất để điện tích trên tụ đạt
được một nửa giá trị cực đại bằng
T
T
T
T

A. 6 .
B. 8 .
C. 4 .
D. 12 .
Câu 2: Mạch dao động lí tưởng gồm tụ điện có điện dung C = 1 µF và cuộn dây có độ
tự cảm L = 10 mH. Khi t = 0, cường độ dòng điện qua cuộn dây có giá trị cực đại là
0,05 A. Điện áp giữa hai bản tụ điện đạt cực đại là
A. 3 V tại thời điểm t = 0,03.10-4 s.
B. 5 V tại thời điểm t = 1,57.10-4 s.
C. 3 V tại thời điểm t = 1,57.10-4s.
D. 5 V tại thời điểm t = 0,03.10-4s.
Câu 3: Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có
điện dung C đang có dao động điện từ tự do. Cứ sau những khoảng thời gian ngắn nhất
∆t thì năng lượng điện trường và năng lượng từ trường trong mạch lại bằng nhau. Chu
kì dao động điện từ riêng của mạch dao động này là
A. 0,25∆t.
B. 2∆t.
C. 0,5∆t.
D. 4∆t.
Câu 4: Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm 4/π µH và tụ
điện có điện dung 16/π pF, đang thực hiện dao động điện từ tự do. Khi t = 0 thì hiệu
điện thế giữa hai bản tụ điện đạt cực đại. Sau đó một khoảng thời gian ngắn nhất là
bao nhiêu thì cường độ dòng điện trong mạch đạt cực đại?
A. 8.10-9 s.
B. 10-9 s.
C. 4.10-9 s.
D. 2.10-9 s.
Câu 5: Một mạch dao động LC lí tưởng đang có dao động điện từ tự do. Cứ sau những
khoảng thời gian ngắn nhất 10-8 s thì cường độ dòng điện lại có độ lớn bằng cường độ
hiệu dụng trong mạch. Chu kì dao động điện từ riêng của mạch dao động này là

A. 10-8 s.
B. 6.10-5 s.
C. 4.10-8 s.
D. 2.10-8 s.
4.2.3. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiêm:
Thông qua tiến hành nghiên cứu và thực hiện trên lớp với đề tài “liên hệ giữa dao
động cơ và dao động điện để xác định pha dao động và thời gian dao động trong
mạch dao động LC ” tôi đã thu được kết quả theo bảng số liệu sau:
Bảng số liệu thu được năm 2018

Giỏi
Lớp

Số lượng

khá

T.bình

SL

%

SL

%

SL

%

16

40

3

7,5

12A1

40

20

50

12A5

44

8

18,2 16

36,4 16

Yếu
S
L

1

36,4 4

Kém

%

SL %

2,5

0

0

9

0

0

Trang 12


SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

Qua bảng số liệu trên chúng ta thấy sau khi đưa vào vận dụng phương pháp liên hệ

giữa dao động cơ và dao động điện để xác định pha và thời gian dao động trong mạch
LC thì kết quả thật khả quan, cụ thể là không những học sinh yếu trung bình sẽ giảm
đi rõ rệt mà số học sinh khá giỏi còn tăng lên rất nhều, còn đối với lớp không áp dụng
thì số lượng học sinh khá, giỏi giảm, trung bình giảm, yếu và kém thì lại tăng lên.
5. Kết luận:
5.1. Đối với giáo viên:
Đề tài này giúp cho việc liên hệ một số bài tập trong chương trình vật lí phổ thông và
hướng dẫn cho học sinh giải bài tập đạt kết quả, nhằm nâng cao chất lượng dạy học
môn vật lí theo phương pháp đổi mới.
5.2. Đối với học sinh:
Qua việc nghiên cứu, giúp học sinh nắm vững các phương pháp liên hệ, biết cách suy
luận lôgíc, tự tin vào bản thân khi đứng trước một bài tập hay một hiện tượng vật lí, có
cách suy nghĩ để giải thích một cách đúng đắn nhất.
Từ kết quả nghiên cứu trên tôi đã rút ra những bài học kinh nghiệm sau:
- Việc liên hệ giữa kiến thức đã biết để hướng dẫn học sinh liên hệ lôgíc giúp cho các
em làm tốt các loại bài tập vật lí đã giúp cho giáo viên nắm vững mục tiêu, chương
trình từ đó nâng cao chất lượng giảng dạy môn vật lí.
- Giúp giáo viên không ngừng tìm tòi, sáng tạo để liên hệ vào việc giải thích các hiện
tượng và bản chất vật lí, từ đó nhằm nâng cao trình độ chuyên môn và nghiệp vụ của
người giáo viên.
- Việc giảng dạy môn vật lí trong trường phổ thông là rất quan trọng, giúp các em biết
cách tư duy lôgíc, biết phân tích tổng hợp các hiện tượng và liên hệ vào trong cuộc
sống. Vì vậy giáo viên giảng dạy môn vật lí cần không ngừng học hỏi, để hoàn thiện
kiến thức tổng quan và có được bức tranh về vật lí để truyền thụ những kiện thức cho
từng đối tượng học sinh.
6. Kiến nghị :
Đối với bản thân tôi kinh nghiệm nghiên cưu khoa học chưa nhiều nên trong đề tài này
cũng chưa đước tối ưu, mong các bạn thầy cô và đồng nghiệp khi vận dụng, nếu thấy
chỗ nào còn khiếm khuyết thì bổ sung và trao đổi cùng tôi để đề tài được hoàn thiện
hơn, nhằm khi vận dụng, giúp cho các em học sinh chiếm lĩnh được kiến thức một

cách tốt nhất đáp ứng yêu cầu tất cả vì sự nghiệp giáo dục nước nhà .
Trong đề tài này tôi mới áp dụng một trường, số lượng bài tập lại chưa nhiều, thời
gian vận dụng mới hai năm và số lượng đối tượng áp dụng chưa nhiều, sắp tới tôi dự
định mang đến vận dụng ở một số trường bạn để có được kết quả khách quan hơn. Rất
mong được sự ủng hộ của các quý thầy cô giáo, bạn đồng nghiệp và các em học sinh
và mong các thầy cô và các em học sinh vận dụng phương pháp này.
Xin chấn thành cảm ơn!

Trang 13


SKKN năm 2018

GV: Xuân Sỹ

7. Tài liệu tham khảo:
1: Sách giáo khoa vật lí 12 NC NXBGD năm 2009
2: Tài liệu chuẩn kiến thức 12 NXBGD năm 2011
3: Sách ( Rèn luyện kĩ năng giải toán vật lí 12 – Mai Chánh Trí- NXBGD)
4: Kiến thức cơ bản hướng dẫn giải bài tập VL12(CTNC) 2008
5: 540 câu hỏi trắc nghiệm VL 12: 2.2007
6: Bài tập chọn lọc và phương pháp giải bài tập vật lý 12. 2008
7: Tuyển tập các dạng bài tập trắc nghiệm VL: 2007
8: Hướng dẫn ôn tập và phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm vật lý.(Nguyễn
Anh Vinh - 2010)
Đông Sơn: ngày 2 tháng 05 năm2018
Người viết đề tài
Mai Xuân Sỹ

Trang 14