Sáng kiến kinh nghiệm: Sử dụng máy tính cầm tay giải nhanh một số bài tập Vật lý cấp THPT

Sáng kiến kinh nghiệm

Nguyễn Minh Tú, THPT Việt Bắc

I. TÊN ĐỀ TÀI
Sử dụng máy tính cầm tay giải nhanh một số bài tập vật lý cấp THPT.
II. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Giải bài tập vật lý giúp cho học sinh (HS) có thể ơn tập, đào sâu, mở rộng
kiến thức đã học. Bài tập vật lý có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt kiến thức mới.
Bài tập vật lý giúp HS rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, khả năng vận dụng lý thuyết đã
học để giải thích một số hiện tượng thực tế, làm bài tập.
Mức độ tiếp nhận kiến thức của HS được đánh giá thông qua bài kiểm tra,
thông qua các kỳ thi. Kể từ năm học 2007 - 2008, Bộ GD&ĐT áp dụng hình thức
thi trắc nghiệm đối với môn Vật lý trong kỳ thi Tốt nghiệp THPT và Tuyển sinh
Đại học – Cao đẳng. Vì vậy, việc ơn luyện, trả lời nhanh các câu hỏi trắc nghiệm
vật lý được các giáo viên giảng dạy và học sinh đề cao. Máy tính cầm tay (MTCT)
là một trong những dụng cụ học tập không thể thiếu giúp HS tính tốn các phép
tính tốn học trong thời gian ngắn và chính xác. Khi giải các bài tập vật lý luôn cần
tới sự trợ giúp của MTCT để thu được kết quả của bài toán.
Bắt đầu từ năm học 2007 - 2008, Sở GD&ĐT một số tỉnh đã có tổ chức kỳ
thi cấp tỉnh “Thi chọn Học sinh giỏi giải tốn trên máy tính cầm tay mơn vật lý cấp
THPT”, Bộ GD&ĐT đã tổ chức kỳ thi khu vực “Thi chọn học sinh giỏi giải toán
trên máy tính cầm tay mơn Vật lý cấp THPT”.
Hơn nữa, tại trường THPT Việt Bắc, các bài kiểm tra định kỳ mơn Vật lý áp
dụng hình thức kiểm tra trắc nghiệm 100 % đối với lớp 12, 60% – 70% đối với lớp
10 và lớp 11.
Hơn nữa, kết quả khảo sát về việc sử dụng MTCT để tính tốn tìm đáp số khi
giải các bài tập vật lý, kết quả như sau:
+ 20% sử dụng tốt MTCT.
+ 65% biết sử dụng MTCT.
+ 15% không biết sử dụng MTCT.

1


Sáng kiến kinh nghiệm

Nguyễn Minh Tú, THPT Việt Bắc

Vì vậy, việc hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý có sự hỗ trợ của MTCT là
cần thiết; Giáo viên cần có sự đầu tư về thời gian, cơng sức để có được cách hướng
dẫn HS một cách hợp lý, giúp các em tính tốn đi đến kết quả của bài tập một cách
nhanh nhất.
Xuất phát từ những lý do nêu trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Sử dụng máy
tính cầm tay giải nhanh một số bài tập vật lý cấp THPT”.
III. NỘI DUNG ĐỀ TÀI
1.Mục đích nghiên cứu
Trên cơ sở phân tích các bước giải bài tốn vật lý, tính năng sử dụng của một
số loại MTCT, nghiên cứu hoạt động giải bài tập vật lý với sự hỗ trợ của MTCT
nhằm giải bài tập được nhanh và chính xác.
2. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu các dạng bài tập vật lý cấp THPT.
- Nghiên cứu các tính năng và cách sử dụng các loại máy tính cầm tay Casio - Fx
570MS , Casio - Fx 570ES và các loại máy tính có tính năng tương đương.
- Lựa chọn một số bài tập vật lý tiêu biểu trong chương trình vật lý cấp THPT để
hướng dẫn giải với sự hỗ trợ của MTCT.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu tài liệu về lý luận dạy giải bài tập vật lý, SGK và SGV Vật lý cấp
THPT.
- Tổ chức thực nghiệm hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý với sự hỗ trợ của
MTCT thông qua một số giờ tự chọn, ôn luyện đội tuyển học sinh giỏi.

- Nghiên cứu tài liệu hướng dẫn sử dụng MTCT, tham khảo một số đề thi MTCT
trên mạng internet .
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: hoạt động dạy của GV và hoạt động học của HS trong việc
giải bài tập vật lý với sự hỗ trợ của MTCT.

2


Sáng kiến kinh nghiệm

Nguyễn Minh Tú, THPT Việt Bắc

- Phạm vi nghiên cứu : Một số bài tập tiêu biểu hướng dẫn HS giải bài tập với sự hỗ
trợ của MTCT.
5. Nội dung
5.1. Giới thiệu chức năng cơ bản của các loại MTCT
Các loại máy tính cầm tay hiện đang có bán trên thị trường đều có các chức
năng cơ bản: tính tốn, phép tốn có nhớ, giải phương trình, giải hệ phương trình,
đổi đơn vị…. Đối với các máy Casio Fx 570 MS, Casio Fx 570 ES có thêm một số
chức năng: đạo hàm – tích phân, lệnh Solve – Calc, số phức…
Trong đề tài này, tôi đặc biệt quan tâm tới chức năng: tính tốn, lệnh solve –
Calc, đạo hàm, tích phân, giải phương trình, giải hệ phương trình, tính tốn trên số
phức.
5.2. Cách trình bày cách giải bài tập vật lý với sự hỗ trợ của MTCT
Câu hỏi 1:…………
Trình bày ngắn gọn lời giải về nội dung vật lý

Kết quả

(chủ yếu là biểu thức, phương trình)

Câu hỏi 2:………..
Trình bày ngắn gọn lời giải về nội dung vật lý
(chủ yếu là biểu thức, phương trình)

Kết quả

...
5.3. Hướng dẫn học sinh giải một số bài tập vật lý với sự hỗ trợ của MTCT
nhãn hiệu “Casio Fx 570 ES”
(Kết quả bài tốn chính xác tới 4 chữ số thập phân)

Bài 1. Tại một nơi trên Trái Đất, một con lắc đơn khi có chiều l1 thì dao động với
chu kì T1; có chiều dài l2 thì dao động với chu kì T 2; Biết rằng con lắc đơn khi có
3


Sáng kiến kinh nghiệm

Nguyễn Minh Tú, THPT Việt Bắc

chiều dài (l1 + l2) thì dao động với chu kì T3 = 2,7 s; có chiều dài (l1 - l2) dao động
với chu kì là T4 = 0,8 s. Hãy tính chu kì dao động T 1 và T2 của con lắc đơn khi có
chiều dài tương ứng là l1 và l2?

Tóm tắt cách giải
- Biểu thức của các chu kì:
T1  2.
�

Kết quả

l1
l
l l
l l
; T2  2. 2 ; T3  2. 1 2 ; T4  2. 1 2
g
g
g
g

l1 l2 l1  l2 l1  l2
  2 
�T12  T22  T32 ; T12  T22  T42
T12 T22
T3
T42

� T1 

T32  T42
T 2  T42
; T2  3
2
2

Tính T1:

(

( 2.7 x2

+ 0.8 x2

)

 2 )

=

1.991230775
Tính T2: Sau khi tính T1 bấm REPLAY dịch chuyển con
trỏ sửa dấu (+) thành dấu (-) trong biểu thức vừa tính T 1

T1 = 1,9912 (s)

rồi bấm =
Hoặc

(

(

2.7 x2

- 0.8 x2

)

 2 )

=

1.823458253
T2 =1,8235 (s)
Bài 2. Cho hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số: x1 = 3,7sin(10t+ 0,32)
(cm) ; x2 = 2,8cos(10t - 0,48) (cm). Tìm phương trình dao động tổng hợp?

Tóm tắt cách giải
Phương trình dao động tổng hợp:

Kết quả

x = x1 + x2 = 3,7sin(10t+ 0,32) + 2,8cos(10t - 0,48)
x = 3,7cos(10t + 0,32 -


) + 2,8cos(10t - 0,48)
2
4


Sáng kiến kinh nghiệm

Nguyễn Minh Tú, THPT Việt Bắc

Tìm x: SHIFT MODE

4 MODE

2

3.7 SHIFT

(-) ( 0.32 - ( SHIFT x10x  2 ) ) + 2.8 SHIFT
(-) ( - 0.48 ) = 6.03271234 �-0.92151105
Kết quả: x = 6,0327cos(10t – 0,9215) (cm)

x = 6,0327cos(10t

– 0,9215) (cm)
Bài 3. Một ống dây dẫn có điện trở R và hệ số tự cảm L. Đặt vào hai đầu ống một
hiệu điện thế một chiều 12 V thì cường độ dòng điện trong ống là 0,2435 A. Đặt
vào hai đầu ống một hiệu điện thế xoay chiều tần số 50 Hz có giá trị hiệu dụng 100
V thì cường độ hiệu dụng của dòng điện trong ống dây là 1,1204 A. Tính R, L?

Tóm tắt cách giải
- Mắc ống dây vào hiệu điện thế một chiều, ta có:

Kết quả

U1 = RI1 � R =
Tính R: 12  0.2435 = 49.28131417
- Mắc ống dây vào hiệu điện thế xoay chiều, ta có:
�Z 

U2 2
; Z L  Z 2  R2

I2
2

2

�
U � �
U �
1
� L   � 2 � � 1 �� L 
4. 2 . f 2
�I 2 � �I1 �
2

R = 49,2813 (  )

2

Tính L:

2
2
�
�
U2 � �
U1 ��
�
� � � ��
�
�I 2 � �I1 ��

�
�

( ( 100 x2  1.1204 x2 ) - ( 12 x2

 0.2435 x2 ) )  ( 4  SHIFT x10x x2  50
x2 ) = 0.23687046

L = 0,2369 (H)
Bài 4. Chiếu lần lượt hai bức xạ  1 = 0,555m và 2 = 377nm vào catốt của một
tế bào quang điện thì thấy hiệu điện thế hãm gấp 4 lần nhau. Tìm giới hạn quang
điện 0 của kim loại làm catốt?
Tóm tắt cách giải

Kết quả

5


Sáng kiến kinh nghiệm

Nguyễn Minh Tú, THPT Việt Bắc

hc hc

Áp dụng công thức Anhstanh:     eU h ta có:
0
�hc hc
 eU h1
� 

31 2
�1  0
� 0 
�hc hc
4 2  1
� 
 eU h 2
�
� 2  0

= 0,6587 m.

Tính  0 : 3 x 0.555 x 0.377  ( 4 x 0.377 – 0.555 )
= 0.658662119
 0  = 0,6587 m

Bài 5. Hai điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = 4. 10-8 C đặt tại A và B cách nhau 9 cm
trong chân khơng. Phải đặt điện tích q3 = 2. 10-6 C tại đâu để điện tích q3 nằm cân
bằng (khơng di chuyển)?
Tóm tắt cách giải

ur ur
F 13 , F 23 là lực điện do q1, q2 tác dụng lên q3 trong chân

Kết quả

không.

ur
ur

r ur
ur
q3 nằm cân bằng khi: F 13  F 23  0 � F 13   F 23
� q3 đặt tại C nằm trong đoạn AB, F13 = F23

Ta có: F13  k.
F13  F23 � k.

| q1.q3 |
| q .q |
F23  k. 2 23
2 ,
AC
CB

| q1.q3 |
| q .q |
1
4
 k. 2 23 �

2
2
AC
CB
AC (9  AC )2

Tính AC: ( 1 ALPHA ) x2 ) ALPHA CALC ( 4
AC = 3,0000 cm
 ( 9 - ALPHA ) ) x2 SHIFT CALC 1 = 3

Bài 6. Hai điện tích q1 = q2 = 5.10-16C được đặt cố định tại hai đỉnh B, C của một
tam giác đều ABC cạnh a = 8 cm. Các điện tích đặt trong khơng khí có hằng số
điện mơi ε = 1,000594. Xác định cường độ điện trường t ại đỉnh
trên?
6

A của tam giác nói


Sáng kiến kinh nghiệm

Nguyễn Minh Tú, THPT Việt Bắc

Tóm tắt cách giải
- Điện trường do q1 (tại B) gây ra tại A có độ lớn:
E1 =

k

Kết quả

| q1 |
.
a 2

- Điện trường do q2 (tại C) gây ra tại A có độ lớn:
E2 =

k

| q2 |
.
a 2

� Điện trường do q1 và q2 gây ra tại A là E E1  E 2 .

Do q1 = q2 nên E1 = E2
� E = 2E1.cos300

 2.k

| q1 |
.cos300
2
a

Tính E:
2  9 x10x 9  5 x10x - 16  cos 30  ( ( 8 x10x E = 1,2171.10-3 (V/m)
- 2 ) x2  1.000594 ) = 1.21712525.10-3
Bài 7. Cho mạch điện như hình vẽ. Hiệu điện thế
ở hai đầu đoạn mạch không đổi U = 7V. Các điện
trở R1 = 3, R2 = 6, AB là là một dây dẫn điện
dài 1,5m tiết diện không đổi S = 0,1mm2, điện trở
suất 4.10-7 m, điện trở ampe kế và các dây nối
khơng đáng kể.
a. Tính điện trở dây dẫn AB?
b. Xác định vị trí C để dòng điện qua ampe kế có cường độ 1/3 A?
7

Sáng kiến kinh nghiệm

Nguyễn Minh Tú, THPT Việt Bắc

Tóm tắt cách giải

Kết quả
RAB = 6,0000 

l
S

a. Áp dụng: RAB    6
b. Giả sử RAC = x với 0 < x < 6 � RCB = 6 – x
Vì RA = 0 nên UCD = 0 �VC  VD � Chập C � D. Sơ đồ
mạch điện: (R1 // RAC) nt (R2 // RCB)
R .R

6(6  x)

R .R

3x

1
AC
2
CB
Ta có: R1AC  R  R  3  x ; R2CB  R  R  12  x
1

AC
2
CB

� RN  R1AC  R2CB 
�I 

3x 6(6  x) 9(  x2  6 x 12)


3  x 12  x
(3  x)(12  x)

U
7(x  3)(12  x)

R N 54x  9x2  108

6(6  x)
42(6  x) (x  3)
.I 
12  x
54x  9x2  108

� U DB 

U DB 7(x  3)(12  x)

R1
54x  9x2  108

U
7(6  x) (x  3)
I 2  DB 
R2
54x  9x2  108
I1 

Vậy:

* Nếu cực dương của ampe kế gắn vào D:
I A  I1  I 2 
�



x1  3
x2  18

63x  126
1

2
54x  9x  108 3

(loại) (Sử dụng chức năng SOLVE)

* Nếu cực dương của ampe kế gắn vào C:
I A  I 2  I1 

126x  63

1

2
54x  9x  108 3

� x1  1,2, x2  25,8  6 nên

loại (Sử dụng chức năng

SOLVE).
Vậy: RAC = 1,2  ; RCB = 4,8 
R AC

mà R

CB



AC 1,2 1


CB 4,8 4

Vậy điểm C cách A 1 đoạn là:

AC 

AB 1,5


 0,3m
5
5
8

AC = 0,3000 m


Sáng kiến kinh nghiệm

Nguyễn Minh Tú, THPT Việt Bắc

Bài 8. Vật sáng AB được đặt vng góc với trục chính của một thấu kính hội tụ O
có tiêu cự f = 12cm. Qua thấu kính, vật AB cho ảnh thật A’B’. Khi dời AB đi một
đoạn 24cm lại gần thấu kính thì ảnh dời đi một đoạn 3cm. Xác định vị trí của AB
trước khi dời chỗ?
Tóm tắt cách giải
1

1

1

1

1

Kết quả
1

- Trước dịch chuyển: f  d  d' � 12  d  d' (1)
1
1
1
1
1

1

1

1

1

1

- Sau dịch chuyển: f  d  d ' � 12  d  24  d '  3 (2)
2
2
1
1
d .f

12d

'
1
1
Mà d1  d  f  d 12 (3)

1
1

1 d 1 12
1
1



Từ (1), (2) và (3) có: d1 12d1 d1  24 12d1  3
d 1 12

Giải phương trình dùng chức năng SOLVE của MTCT

d1 = 60,0000 cm

được: d1 = -12 < 0 loại và d1 = 60 (cm)
Bài 9. Một vật chuyển động thẳng biến đổi đều theo phương trình chuyển động:
x = 3 + 2t + gt2 (x đo bằng m, t đo bằng s), g là gia tốc trọng trường. Hãy xác định:
a. Thời gian cần thiết để vật đi được quãng đường 5m kể từ khi bắt đầu chuyển
động?
b. Quãng đường vật đi được sau 1 phút 5 giây?
Tóm tắt cách giải
a) Phương trình chuyển động của vật:

Kết quả

x = 3 + 2t + gt2 (x đo bằng m, t đo bằng s)
Quãng đường vật chuyển động được trong khoảng thời
gian t là: s = x - 3 = 2t + gt2.

Thay s = 5m ta được phương trình: gt2 + 2t - 5 = 0 (1)
Giải phương trình (1):
Tính t: MODE (3 lần) 1 MODE 2 CONST 35 = 2
= -5 =

=
9


Sáng kiến kinh nghiệm

Nguyễn Minh Tú, THPT Việt Bắc

Tóm tắt cách giải

Kết quả

x = 0.619316336
t = 0,6193 (s)

y = - 0.823259579 (loại)
b) Đổi t = 1phút 5 giây = 65 (s)
Tính s: MODE 1 2 x 65 + COSNT 35 x 65 ^ 2 =

s = 41563,0963 (m)
41,563.09625
Bài 10. Một khối khí lí tưởng thực hiện q trình giãn đẳng nhiệt từ áp suất p 1 = 2
atm, thể tích V1 = 2 lít, đến thể tích V2 = 3,5 lít. Hãy tính cơng mà khí đã thực hiện
trong q trình?
Tóm tắt cách giải

Xét một phần nhỏ của q trình, khí giãn một lượng dV khi

Kết quả

đó áp suất coi như khơng thay đổi, cơng mà khí thực hiện
trong q trình này là dA = p.dV.
dA =
Cơng mà khí thực hiện trong tồn bộ q trình là A = �

pdV
�

trong đó

p

p1V1
V

ta suy ra

V2

p1V1
�

A

V1

dV
V

V

=

2
dV
p1V1 �
V1 V

=

226,8122789 J
- Đổi đơn vị từ atm ra Pa: ấn 2 Shift Const 25 =
- Tính công A: ấn Ans  2  10
x-1 , 2  10
IV. KẾT QUẢ



- 3 , 3.5  10




dx Alpha )
- 3  �

- 3 = 226.8122789 A = 226, 8123 J

Cách hướng dẫn HS giải bài tập với sự hỗ trợ của MTCT đã được tôi áp
dụng ngay từ năm 2008 trong việc giảng dạy trên lớp và ôn luyện đội tuyển học
sinh giỏi. Kết quả cho thấy 95% HS áp dụng được để tìm ra kết quả của một số bài
tốn nhanh và chính xác. Hơn nữa, đội tuyển HS giỏi tham dự kỳ thi “Giải toán trên
MTCT môn Vật lý lớp 12” cấp Tỉnh của trường THPT Việt Bắc trong 02 năm học
2008 – 2009 và 2009 – 2010 đã đạt 05 giải, trong đó: 02 giải Ba và 03 giải Khuyến

10


Sáng kiến kinh nghiệm

Nguyễn Minh Tú, THPT Việt Bắc

khích. 01 HS của tơi đạt giải Khuyến khích trong kỳ thi “Giải tốn trên MTCT mơn
Vật lý lớp 12” cấp Quốc gia.
V. NHỮNG KIẾN NGHỊ - ĐỀ XUẤT
- Tổ chức Hội thảo “Sử dụng MTCT trong việc giảng dạy vật lý” để các GV
có thể trao đổi, thảo luận đưa ra nhiều cách giải nhanh và chính xác một số dạng
bài tập vật lý cấp THPT.
- Đưa thêm từ 1-2 tiết trong PPCT với nội dung “Hướng dẫn HS sử dụng
MTCT để giải bài tập vật lý”.
VI. LỜI KẾT
Với việc nghiên cứu cơ sở lý luận, nội dung kiến thức, tài liệu hướng dẫn
giải toán trên MTCT và phương pháp giải bài tập Vật lý đã giúp tôi xây dựng được
một hệ thống bài tập để hướng dẫn HS giải bài với sự hỗ trợ của MTCT . Như vậy,
đề tài đã thực hiện được mục đích đề ra.
Trên đây là một số ý kiến chủ quan của cá nhân tôi đối với đề tài đã nghiên

cứu. Kính mong sự đóng góp, trao đổi của các bạn đồng nghiệp, các cấp quản lý
để đề tài ngày một hoàn thiện và mang lại hiệu quả cao trong việc giảng dạy và ôn
luyện HS giỏi.
Xin trân trọng cảm ơn!

11