SKKN Giúp đỡ học sinh nhận biết và giải nhanh các bài toán xác định vị trí có cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích điểm gây ra tại một điểm bằng không trong chương trình Vật lí 11

A. MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề.
	Trong kì thi THPT quốc gia năm 2018, trong bài thi KHTN và cụ thể là đề thi môn Vật lí, lần đầu tiên trong đề thi có cả kiến thức trong chương trình Vật lí 11, đặc biệt lại là thi trắc nghiệm khách quan, đòi hỏi học sinh phải có khả năng nhận biết nhanh để giải nhanh bài toán đó. Như vậy, việc giải nhanh các bài toán Vật lí trong chương trình Vật lí 11, không còn chỉ là học sinh lớp 11, mà còn của cả học sinh lớp 12 chuẩn bị thi THPT quốc gia.
	Trong số đó, bài toán xác định vị trí có cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích điểm gây ra bằng không, trong chương trình Vật lí 11 là một bài toán ở mức độ vân dụng cao. Để giải quyết bài toán này, học sinh phải nắm vững các kiến thức tổng hợp về cường độ điện trường do điện tích điểm gây ra tại một điểm, nguyên lí chồng chất điện trường và kiến thức về phép cộng véctơ. Giải bài toán này, yêu cầu học sinh phải có cơ sở lí luận tốt, có tính logic cao nên với các học sinh trung bình sẽ gặp rất nhiều khó khăn, ngay cả các học sinh khá giỏi cũng gặp những khó khăn nhất định, ít học sinh giải tốt được.
	Vì vậy bản thân tôi đã suy nghĩ, tìm giải pháp làm thế nào để giúp học sinh nhận biết và giải nhanh được các bài toán trong chương trình Vật lí 11, nhằm hỗ trợ học sinh có phương pháp giải trắc nghiệm các bài toán Vật lí 11 trong kì thi THPT quốc gia năm 2018. Cụ thể là tôi đã xây dựng phương pháp giúp học sinh lớp 11C4 và bây giờ là 12C4 có thể nhận biết và giải nhanh được các bài toán về xác định vị trí có cường độ điện trường tổng hợp bằng không, trong chương trình Vật lí 11 một cách hiệu quả.
2. Mục đích nghiên cứu.
	Giúp học sinh lớp 12 chuẩn bị thi THPT quốc gia năm 2018 và học sinh lớp 11 có phương pháp giải nhanh các bài toán Vật lí thuộc chương trình Vật lí 11 nói chung. Cụ thể là có phương pháp giúp đỡ học sinh nhận biết và giải nhanh các bài toán xác định vị trí có điện trường tổng hợp do hai điện tích diểm gây ra bằng không.
3. Đối tượng nghiên cứu.
	Là học sinh lớp 11C4 trường THPT Triệu Sơn 3 năm học 2016 – 2017 và cũng là học sinh lớp 12C4 trường THPT Triệu Sơn 3 năm học 2017 – 2018. 
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp điều tra.
- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm giáo dục.
- Phương pháp nghiên cứu các sản phẩm hoạt động.
B. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM.
1. Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm.
	Bài toán đặt ra, cần phải giải quyết là: Cho hai điện tích điểm Q1, Q2 đặt cố định tại hai điểm A, B trong một môi trường điện môi. Xác định vị trí M có cường độ điện trường tổng hợp do Q1, Q2 gây ra bằng không.
	Để giải quyết bài toán trên, việc đầu tiên học sinh phải nắm được các kiến thức về cường độ điện trường do điện tích điểm gây ra tại một điểm. 
Xác định hai vectơ cường độ điện trường thành phần do Q1, Q2 gây ra tại điểm M, có các đặc điểm sau:
Điểm đặt: Tại M
Phương : Trùng với đường thẳng nối từ Q đến M (AM, BM)
Chiều: Q > 0 hướng ra ngoài, Q < 0 hướng vào Q.
Độ lớn: Xác định E1M=k.Q1εAM2, E2M=k.Q2εBM2.
Sau đó, học sinh vận dụng kiến thức về nguyên lí chồng chất điện trường:
EM=E1M+E2M
Để cường độ điện trường tổng hợp bằng không: 
EM=E1M+E2M=0→ E1M= - E2M
Tức là cường độ điện trường thành phần E1M,E2M phải cùng phương, cùng chiều, cùng độ lớn. Giải đáp các yêu cầu đó thì chúng ta xác định được vị trí chính xác của M:
Để cùng phương thì AM trùng BM → M nằm trên đường thẳng AB.
Để ngược chiều thì: Nếu Q1, Q2 cùng dấu thì M nằm giữa A, B.
 Nếu Q1, Q2 trái dấu thì M nằm ngoài A, B.
Để cùng độ lớn: E1M=E2M →k.Q1εAM2=k.Q2εBM2
hay Q1AM2=Q2BM2
2. Thực trạng của vấn đề nghiên cứu.
2.1. Thực trạng.
Việc giải bài toán này theo phương pháp tự luận như trên, đầy đủ cơ sở lý luận, đảm bảo tính logic của bài toán đòi hỏi rất nhiều kiến thức và tư duy logic cao. Chính vì vậy việc học sinh vận dụng kiến thức vào giải các bài toán này khá phức tạp, khiến các em có thể bị rối trong các khâu trình bày và gần như các học sinh có mức độ kiến thức từ trung bình trở xuống không có khả năng trình bày được bài toán này.
Nhiệm vụ của chúng ta là phải tìm ra giải pháp giúp việc giải bài toán trở nên đơn giản, ngắn gon hơn có thể giúp học sinh nhận biết dễ rang mà học sinh trung bình có thể giải quyết được. 
2.2. Kết quả khảo sát của thực trạng.
	Trước khi đưa ra sáng kiến kinh nghiệm thì tôi đã kiểm tra lớp 11C4 kiến thức về bài toán xác định vị trí có cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích điểm gây ra bằng không thì chỉ có 12/44 học sinh có thể giải quyết được yêu cầu của bài toán. Trong số đó thì đa số là học sinh khá, giỏi trong lớp làm được, còn phần lớn số còn lại không có khả năng làm được.
	Vậy làm thể nào để giúp được số còn lại giải được bài toán này?
3. Các giải pháp và tổ chức thực hiện.
3.1. Nguyên nhân học sinh bế tắc, không có khả năng giải quyết nội dung yêu cầu của bài toán .
- Do học sinh không chú ý trong quá trình học tập.
- Do năng lực tư duy của học sinh còn hạn chế, không có khả năng giải quyết các bài toán đòi hỏi tư duy logic cao, phức tạp.
- Do phương pháp giảng dạy của giáo viên chưa phù hợp với từng đối tượng học sinh, làm cho học sinh khó tiếp thu và không có hứng thú học bài.
- Do mức độ yêu cầu về mặt kiến thức còn phức tạp, và phương pháp cho học sinh tiếp cận kiến thức theo sách giáo khoa chưa phù hợp với đối tượng học sinh yếu, kém.
3.2. Các giải pháp khắc phục những nguyên nhân trên.
3.2.1. Giải pháp.
	Để khắc phục khó khăn của học sinh như đã nêu ở trên, tôi đã quay lại phân tích các trường hợp của bài toán thông qua một số ví dụ cụ thể và đã đưa ra nhận xét cũng là phương pháp giải nhanh cho bài toán trên như sau: 
	- Khẳng định điểm M bao giờ cũng phải nằm trên đường thẳng AB.
A
B
•
M
x
	- Nếu hai điện tích Q1, Q2 cùng dấu thì điểm M nằm giữa A, B.
A
B
•
M
x
- Nếu hai điện tích Q1, Q2 trái dấu thì điểm M nằm ngoài A, B và nằm gần điện tích có độ lớn nhỏ hơn:
	+> Q1< Q2 :
A
B
•
M
x
+> Q1> Q2 : 
- Giải phương trình để xác định vị trí cụ thể của điểm M:
+> Q1, Q2 cùng dấu: Q1x2=Q2(AB-x)2 với AM = x
+> Q1, Q2 trái dấu và Q1< Q2 : Q1x2=Q2(AB+x)2 với AM = x
+> Q1, Q2 trái dấu và Q1> Q2 : Q1(AB+x)2=Q2x2 với BM = x
3.2.2. Một số ví dụ.
Ví dụ 1: Cho hai điện tích điểm Q1 = 2.10-6C và Q2 = 8.10-6C đặt cố định tại hai điểm A, B trong không khí cách nhau 30cm. Hãy xác định vị trí điểm M tại đó có cường độ điện trường tổng hợp do Q1, Q2 gây ra bằng không?
Giải: - Điểm M nằm trên AB.
 - Do Q1, Q2 cùng dấu nên M nằm giữa A, B.
 - Giải phương trình: Q1x2=Q2AB-x2→ 2.10-6x2=8.10-6AB-x2
→x=10cm, x= -30 (loại)
	Vậy M nằm trên AB, giữa AB và cách A 10cm.
Ví dụ 2: Cho hai điện tích điểm Q1 = - 2.10-6C và Q2 = 8.10-6C đặt cố định tại hai điểm A, B trong không khí cách nhau 20cm. Hãy xác định vị trí điểm M tại đó có cường độ điện trường tổng hợp do Q1, Q2 gây ra bằng không?
Giải: - Điểm M nằm trên AB.
 - Do Q1, Q2 trái dấu nên M nằm ngoài A, B và Q1< Q2 nên điểm M nằm trước A.
 - Giải phương trình: Q1x2=Q2AB+x2→ - 2.10-6x2=8.10-6AB+x2
→x=20cm, x= -20/30 (loại)
	Vậy điểm M nằm trên AB, ngoài AB, trước A và cách A 20cm.
Ví dụ 3: Cho hai điện tích điểm Q1 = - 4.10-6C và Q2 = 10-6C đặt cố định tại hai điểm A, B trong không khí cách nhau 30cm. Hãy xác định vị trí điểm M tại đó có cường độ điện trường tổng hợp do Q1, Q2 gây ra bằng không?
Giải: - Điểm M nằm trên AB.
 - Do Q1, Q2 trái dấu nên M nằm ngoài A, B và Q1> Q2 nên điểm M nằm sau B.
 - Giải phương trình: Q1(AB+x)2=Q2x2→ - 4.10-6(AB+x)2=10-6x2
→x=30cm, x= -10 (loại)
	Vậy điểm M nằm trên AB, ngoài AB, sau B và cách B 30cm.
4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm.
Sau khi đưa ra phương pháp giải nhanh rút gọn, giúp học sinh 11C4 có thể nhận biết nhanh vị trí của điểm M, lập phương trình giải nhanh xác định vị trí chính xác của điểm M một cách dễ dàng. Kết quả kiểm nghiệm thông qua bài kiểm tra, cho thấy có tới 40/44 học sinh trong lớp 11C4 giải thành công bài toán trên
Không chỉ như vậy, đối với các học sinh khá, giỏi giải ra rất nhanh và các học sinh trung bình, yếu, kém cũng giải được bài toán, nhớ phương pháp dễ rang hơn do phương pháp đơn giản, ngắn gọn, dễ nhớ.
	Ngoài ra phương pháp giải nhanh này có thể vận dung để giải quyết các bài tâp về: Xác định vị đặt điện tích thứ 3 đứng cân bằng và bài toán hệ ba điện tích tự do đứng cân bằng.
C. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
1. Kết luận:
 	Trên đây là một số kinh nghiệm của bản thân tôi rút ra được trong quá trình giảng dạy ở lớp 11C4 năm học 2016 – 2017 và lớp 12C4 năm học 2017 – 2018. Sau khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm cho thấy học sinh có khả năng nhận biết tốt hơn, giải toán nhanh hơn, góp phần gây hứng thú học tập của học sinh và nâng cao ý thức học tập của học sinh. Học sinh có ý thức tự học, có ý trí vươn lên, tích cực hơn trong việc thực hiện nhiệm vụ học tập được giao, không còn cảm giác sợ khi gặp các bài toán loại này. Tuy nhiên đây cũng chỉ là ý kiến nhân của bản than, rất mong ban giám khảo góp ý để sáng kiến được vận dụng rộng rãi hơn. 
2. Đề xuất: Không.
 Xác nhận của Hiệu trưởng
 Triệu Sơn, ngày 25 tháng 5 năm 2018
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác
 Người viết SKKN
 Mai Văn Tuấn
MỤCLỤC Trang
A. MỞ ĐẦU - ĐẶT VẤN .. 1
B. NỘI DUNG - GIẢI QUYẾT VẤN ........................................................ 2
1. Cơ sở lí luận ... 2
2. Thực trạng của vấn đề.. 2
	2.1. Thực trạng... 2
	2.2. Kết quả khảo sát của thực trạng.. 3
3. Các giải pháp và tổ chức thực hiện . 3
	3.1. Các nguyên nhân học sinh bế tắc...  3
	3.2.1. Các giải pháp khắc phục những nguyên nhân  3
 3.3.2. Một số ví dụ minh họa 4
4. Kiểm nghiệm  . . 5
C. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 5
1. Kết luận .............. 5 
2. Đề xuất  5