Bai tập vật lý dạng do thị Các cơ sở, dâu hiệu nhận biết
+ Không có đồ thị đi kèm trong dé bài
Dạng thuận
+ Có yêu cau vẽ, dựng đò thị
+ Có đồ thị đi kèm trong đề bài
+ Dé thi đi kèm thỏa ba đặc điểm của đồ thị biểu điễn
+ Phan dẫn dé bài thông thường có thông báo rõ 46
Dạng ngược thị đi kèm là đỗ thị biêu diễn mối quan hệ giữa hai dai
lượng vật lý nào
+ Phần dẫn dé bài có thé cho thêm giả thuyết
+ Có yêu cầu vẽ, dựng đồ thị, tính toán thông thường
thông qua các dit kiện, thông số được lay từ đỏ thị
18
1.2.4. Một số cách thé hiện các đữ kiện, thông số trên đồ thị trong bai tập vật lý
dạng đồ thị dạng ngược
Bài tập vật lý dạng đồ thị dang ngược rất phong phú và đa dạng, bat kì kiến thức vật lý nào cũng có thê thuộc bài tập vật lý dạng đồ thị dạng ngược, tuy nhiên số cách thê hiện các dữ kiện, thông số trên 46 thị thì có giới hạn.
Dé có thé dé dang biên soạn hệ thong bài tập vật lý dang đồ thị dạng ngược thì việc trình bày một số cách thê hiện các dữ kiện. thông số trên đô thị là cần thiết.
* Cách 1: Khung lưới trên mặt phẳng tọa độ
Khung lưới được vẽ trên mat phang tọa độ chia trục hoành và trục tung thành những đoạn bằng nhau, khi biết tọa độ của một vị trí trên trục hoành hoặc trục tung thì có thê suy ra tọa độ của các vị trí khác trên trục hoành hoặc trục tung nhờ vào những đoạn bằng nhau đó.
Ví du: Trên trục OT của đồ thị bên, khung lưới chia trục ,U (V) OI thành bốn đoạn bằng nhau, khi ta biết vị trí của số 2 thì ta
có thé suy ra A = 1, B = 3 và C =4. Suy ra tương tự cho trục
có O A 28 C Tima)
* Cách 2: Don vi trên hai trục toa độ
Đơn vị trên hai trục tọa độ không nên lúc nảo cũng là đơn vị chuân SI, nên có nhiều hình thức thê hiện đơn vị trên hai trục tọa độ trong các bài tập vật lý dạng đồ
thị đạng ngược khi biên soạn.
Ví dụ: Một khung dây có diện tích 25 em? gồm 10 vòng B(103T)
day đặt trong vùng từ trường có vecto cảm ứng từ B vuông
: : : R . 24
góc với mat phăng khung đây. Đô thị bên biêu điện modi
quan hệ giữa độ lớn B và thời gian t. Biết điện trở của khung
day bằng 2.9. Cường độ dòng điện I chạy qua khung dây © 0.4 ti (s)
trong khoảng thời gian 0 s đến 0,4 s bang bao nhiêu Ampe?
Trên trục OB, thay vì thé hiện đơn vị là “T” thì có thẻ thé hiện “103 T° như đồ
thị hoặc “mT”.
19
* Cách 3: Điểm đã biết toa độ chính xác
Dây là cách thể hiện dữ kiện, thông số đơn giản nhất, được thé hiện trong các bài tập vật lý dạng đồ thị dạng ngược ở mức độ đơn giản, không gây nhiều khó khăn khi lấy dữ kiện, thông số từ đồ thị. Đề thé hiện cách này cần chọn ra các điểm thuộc
đô thị và chiếu vuông góc từ điểm đó đến hai trục tọa độ.
Ví du: Hai đồ thị đưới biểu điển mỗi quan hệ giữa tọa độ và thời gian cia một vật chuyên động thăng.
* Cách 4: Hệ số góc
Hệ số góc của đường thắng có hàm số y = f(x) = ax +
b là giá trị a và ta có la = tana, với œ là góc hợp bởi đường thing
với trục hoành như đồ thị bên.
Trong vật lý, hệ số góc của đường thăng có biéu thức vật
lý Y = F(X) = AX + B là giá trị A và ta có|A = “tana. với œ là
góc hợp bởi đường thăng với trục hoành như đồ thị bên, x là đơn =———z
vị của đại lượng vật lý X trên trục tung, y là đơn vị của đại lượng vật lý Y trên trục hoành.
Ví du: Đồ thị bên biểu diễn mối quan hệ giữa tọa độ xvà †*€0 thời gian t của một vật chuyển động thăng.
Vi đô thị có dạng là đường thăng qua gốc tọa độ nên vật
chuyên động thang đều với phương trình x = vạt. Giá trị tốc độ 48°
cm t6)Le)
vạ được xác định: vạ = —.tan45° = | cm/s = 0,01 m/s).
20
Dữ kiện, thông số “hệ số góc” thường được thê hiện đối với 46 thị có dang là đường thang, khi biên soạn nên có nhiều cách dé thê hiện dữ kiện. thông số này trên đồ thị, không nhất thiết cho góc hợp bởi đỏ thị với trục hoành, có thé cho góc hợp bởi đồ thị với trục tung. ... vả học sinh phái biết cách suy ra đâu là giá trị hệ số góc chính
xác.
* Cách 5 : Điểm kết thúc của dé thị
Đề thê hiện dữ kiện, thông số * điểm kết thúc của đô thi” trên đô thị yêu cầu biêu thức vật lý có điều kiện giới hạn đi kèm, chang hạn khi chiếu ánh sáng từ không khí vào môi trường có chiết suất n thì biéu thức định luật khúc xạ ánh sáng có dang sini = nsinr, biéu thức vật lý này có điều kiện là 0° < i < 90° ứng với 0 < sini < 1, tại vị trí i = 90° hoặc sini = 1 có thé thé hiện được dữ kiện, thông số “điềm kết thúc của
đồ thị".
Ví dụ: Chiếu một chùm sáng hẹp song song từ không khi #¡() vào mặt phân cách thứ nhất của bán trụ trong suốt với góc tới
i thì góc khúc xạ bằng r. Đồ thị bên biểu diễn mỗi quan hệ giữa
¡ và r. Chùm sáng tiếp tục đi ra ngoài không khí ở mặt phân
cách thứ hai của bán trụ, dé tia 16 ra ngoài không khí bắt đầu
biến mat thì góc tới của chùm sáng ở mặt phân cách thứ hai xấp xi bằng bao nhiêu
độ?
Đồ thị trong bài tập nay là đồ thị biêu diễn mối quan hệ i9
giữa góc tới ¡ và góc khúc xạ r khi chiếu chùm ánh sáng từ 90 A
không khi vào bán trụ. ta có: sini = nsinr (1).
Biểu thức (1) có điều kiện giới hạn là 0° < i < 90°, nên
điểm A trên đỗ thị là vị trí kết thúc của đỗ thị, ứng với tung độ O° ® r4)
¡ = 909.
* Cách 6: Điểm cực trị của đồ thị
Dé thé hiện dữ kiện, thông số “điểm cực trị của đỗ thị trên đỗ thị yêu cầu đồ thị đó phải có đạng là đường cong, tùy vào từng bài tập và kiến thức vật lý cụ thê mà
2I
tại điểm cực trị đó can ghi rõ tọa độ hoặc không ghi rõ tọa độ dé an giấu đi dit kiện từ cách thê hiện này.
Ví du: Trong các thí nghiệm về lực từ tác dụng lên F(N) một đoạn dây dan đặt trong từ trường đều. Người ta cô
định chiều dài của đoạn đây dẫn ¡ = 2 cm, cường độ
. 0.1
dong điện I = 300 A và thay đôi góc œ hợp bởi dong điện
oO Tú)
qua đoạn đây dẫn với vecto cảm ứng từ B và đo độ lớn
lực từ F tác dụng lên dây dẫn. Đồ thị bên biêu diễn một phần mối quan hệ giữa độ
lớn lực từ F và góc a. Độ lớn vecto cảm ứng từ Bcó giá trị bằng bao nhiêu Tesla?
Ta có lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn đặt F@)
trong tir trường đều có dạng F = Bilsina (1). Frmax
Bang cách lập luận biéu thức (1), khi giải bài tập
\ Lo . 0,1
này học sinh can biết diém A là điểm cực tri (cực đại)
của đô thị ứng với hoành độ bằng 90° và tung độ bằng
Fnax => Ema„ = Bil
* Cách 7: Diém thực nghiệm
Điểm thực nghiệm là giá trị đo được bằng thực nghiệm và được thê hiện trên độ
thị, điểm thực nghiệm sẽ chính xác khi càng gần với đường đô thị lý thuyết.
Đề thê hiện dit kiện. thông số “điểm thực nghiệm” trên đồ thị thì kiến thức vật lý phải gắn liền với yếu tổ thực nghiệm, chăng hạn như đo góc tới i và góc khúc xạ r hoặc đo hiệu điện thé U và đo cường độ dong điện I....
Ví dụ: Trong giờ thực hành vật lý, một học sinh F
dùng chùm sáng hẹp chiếu vào khối bán trụ và tiến hành „` ⁄⁄
đo góc tới ¡ và góc khúc xạ r. Kết quả đo được học sinh
này biểu diễn ở đồ thị bên. Chiết suất của khối bán trụ 5,
bằng bao nhiêu? ơ ie) Quan sát năm điểm thực nghiệm trong đô thị nay, ta thay chi có điểm có tung độ + = 25,5° là điểm nam hoàn toàn trên đường đồ thị lý thuyết, bốn điểm còn lại thì
bị lệch. Vì thé khi giải bài tập này phải chọn điểm có r = 25,5° dé giải.
22
* Cách 8: Điểm cắt nhau, điểm cùng hoành độ khác tung độ, điểm khác hoành độ cùng tung độ của hai hoặc nhiều hơn hai đồ thị
Các bài tập vật lý dang đô thị dạng ngược có hai hoặc nhiều hơn hai đỏ thị là các bài tập ở mức độ vận dụng và vận dụng cao. Khi có hai hoặc nhiều hơn hai đồ thị
thì khả năng cao sẽ có điểm cắt nhau hoặc điểm cùng hoành độ khác tung độ hoặc điểm khác hoanh độ cùng tung độ của hai hoặc nhiều hơn hai đồ thị đó. Việc thé hiện dữ kiện. thông số này giúp học sinh hiéu rõ bản chất của hiện tượng vật lý.
Ví dụ: Đồ thị bên biểu điển mỗi quan hệ giữa động £W() nang Wy, thé năng W, và thời gian chuyên động của một vật
khi thả vật đó từ độ cao xác định so với mặt đất. Thời gian
ké từ lúc thả đến lúc vật cham đất bang bao nhiêu? h
on
Đề khai thác tốt dữ kiện, thông số này học sinh can hiểu rõ tại vị trí ¢ = V2 s thì động năng băng thé năng, từ đó học sinh dé dàng thiết lập các phương trình để
giải.
O trên là tám cách thé hiện dữ kiện, thông số trên đỏ thị, tùy vào mức độ bài tập, hình dang đỏ thị, kiến thức vật lý cụ thé mà phối hợp tám cách thé hiện này một
cách hợp lí và hiệu quả.