Thầy Đậu Quang Dương – THPT Chuyên Lương Thế Vinh – Tỉnh Đồng Nai
1. Bài toán máy biến áp lý tưởng có điện áp cùng pha với cường độ dòng điện.
Các bài toán này xét trong phạm vi kiến thức của Vật Lý phổ thông sẽ dẫn tới các kết quả mâu thuẫn với kiến thức mà học sinh đang được học và giáo viên đang dạy.
Ta xét một máy biến áp lý tưởng được dùng để truyền tải điện năng đi xa.
Do hao phí điện năng trong máy là không đáng kể, nghĩa là điện trở hoạt động của các cuộn sơ cấp và thứ cấp xem gần đúng là bằng 0.
Áp dụng định luật Ôm tổng quát cho cuộn sơ cấp ta có:
Suy ra điện áp hai đầu cuộn sơ cấp luôn vuông pha với dòng điện chạy trong cuộn dây này.
Vậy công suất tiêu thụ của cuộn sơ cấp: 
Nghĩa là điện năng do nguồn cung cấp cho máy biến áp bằng 0.
Ta cũng thu được kết quả tương tự cho cuộn thứ cấp
Kết luận:
a) Trong cuộn sơ cấp, cường độ dòng điện không thể cùng pha với điện áp.
b) Máy biến áp không thể truyền điện năng đến tải tiêu thụ.
Những mâu thuẫn trên là do chương trình phổ thông không đề cập đến hiện tượng hỗ cảm trong máy biến áp.
Nhưng nếu xét đến hiện tượng hỗ cảm, thì phương trình vi phân của máy biến áp rất phức tạp. Trong lý thuyết, thường chỉ gặp hiện tương này đã được đơn giản hóa trong đề chọn đội tuyển tham dự IPHO (vòng 2), hoặc trong giáo trình của Đại Học Bách Khoa ngành điện. Còn trong thực tế, các nhà máy sản xuất thiết bị điện trong nước phải mua phần mềm toán học để giải quyết vấn đề liên quan.
Một điều khó hiểu nữa là trong chương trình giảm tải đính kèm công văn số 5842/BGDĐT-VP ngày 01 tháng 9 năm 2011 của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo thì giáo viên chỉ cần nêu công thức (16.2), (16.3) và kết luận.
Với mục đích yêu cầu như thế thì liệu các câu vận dụng cao về máy biến áp có phù hợp với tinh thần giảm tải không?
2. Bài toán đồ thị của các giá trị tức thời nhìn từ góc độ kiến thức Vật Lý phổ thông.
Như chúng ta đã biết, tần số của dòng điện dân dụng tại nước ta là 50 Hz. Nghĩa là trong một giây, điện áp và cường độ dòng điện tức thời cực đại 50 lần, cực tiểu 50 lần và triệt tiêu (bằng 0) 100 lần.
Việc biết các giá trị tức thời này hoàn toàn không mang ý nghĩa thực tế mà chỉ có giá trị hiệu dụng của chúng mới có ý nghĩa thực tế. Chính vì thế người ta mới đưa ra các đại lượng hiệu dụng tương ứng.
Tương tự ta cũng suy ra trong một giây, công suất tức thời (p = ui) cực đại 100 lần, cực tiểu 100 lần và triệt tiêu (bằng 0) 200 lần.
Việc biết giá trị công suất tức thời hoàn toàn không mang ý nghĩa thực tế mà chỉ có giá trị trung bình của nó trong một giây mới có ý nghĩa thực tế. Chính vì thế người ta mới đưa ra công suất trung bình.
Việc khảo sát sự biến thiên của các giá trị tức thời lại càng không mang ý nghĩa thực tế hơn nữa!
Tất cả ai đã học xong phổ thông vào thập niên 90 trở về trước đều được học về điều này.
Nghĩa là các câu vận dụng cao về khảo sát các đại lượng tức thời này là các bài toán vô nghĩa về mặt Vật Lý.
Nhưng trong các đề thi năm 2018, 2019 và 2020 lại yêu cầu HS giải quyết các vấn đề vô nghĩa này.
Công bằng phải dành lời khen cho một số đồng nghiệp trẻ (không phải HS) đã giải quyết tốt các bài toán đánh đố này!
3. Các bài toán “mạo danh Vật Lý”.
Có cảm giác bộ phận ra đề thi đã không còn khả năng sáng tạo các câu hay về vật lý! Hoặc vì một lý do nào đó (?) nên thường mượn các bài toán có thủ thuật khó rồi khoác áo vật lý bên ngoài.
Ở đây người viết xin được phân biệt bài vật lý và bài thuần túy toán khoác áo vật lý.
Một bài vật lý là một bài đặt ra được một vấn đề mang mục đích vật lý cụ thể và để giải quyết vấn đề vật lý này có thể phải sử dụng các công cụ toán đơn giản, phức tạp hay rất phức tạp.
Trong khi đó, một bài thuần túy toán khoác áo vật lý sẽ không đặt ra được một vấn đề mang mục đích vật lý cụ thể mà chỉ thể hiện người ra đề đã kiếm được một thủ thuật toán phức tạp nào đó rồi đánh đố người giải tìm ra thủ thuật này. Theo cách gọi của tôi, các bài toán này là các bài “mạo danh vật lý” và các bài này chỉ có tác dụng duy nhất là làm cho người ra đề tự thỏa mãn.
Khởi xướng các bài toán “mạo danh vật lý” chính là đề thi của Bộ (xem các câu trong trích dẫn 1). Hệ quả là trong các đề thi thử của các trung tâm luyện thi, các Sở Giáo Dục ở các địa phương và các trường chuyên đã đua nhau ra các bài loại này (xem các câu trong trích dẫn 2).
Chính các bài “mạo danh vật lý” này đã phá hỏng gần như toàn bộ cách dạy của thầy và cách học của trò về môn vật lý đúng nghĩa và theo tôi cũng là nguyên nhân xuất hiện các hiện tượng kỳ dị về người dạy vật lý như hiện nay.
Chẳng hạn chúng ta dễ dàng tìm được trong các quảng cáo của một loạt những thợ dạy Vật Lý khoác áo thầy những chiêu trò dụ dỗ học sinh như sau:
+ Dùng các từ khoác lác như “tuyệt chiêu, “thần tốc”, “dễ hơn ăn bún”…
+ Dạy học sinh đánh lụi đáp án để tăng khả năng trúng, những phương pháp bấm máy mà không cần hiểu bản chất vật lý của giả thiết đặt ra, thậm chí có cả phương pháp vác thước ra đo số liệu trên đồ thị để suy ra đáp án…
4. Những trăn trở của người cầm phấn dạy Vật Lý
Các nhà sư phạm môn vật lý nghĩ như thế nào về những tiêu cực này?
Phải chăng nguyên nhân của những tiêu cực này là do cách tổ chức kỳ thi hai mục đích với hình thức TNKQ 4 đáp án cho sẵn hay do một nguyên nhân nào khác?
Các biện pháp nào làm thay đổi tư duy vật lý của người dạy và người học? Ở đây tôi muốn nhấn mạnh không phải là các biện pháp hành chánh cơ học. Vì những biện pháp cơ học này rất ít tác dụng và nhiều khi phản tác dụng.
Có lẽ chúng ta phải xuất phát từ câu hỏi gốc: “Học sinh học môn vật lý để làm gì trong bối cảnh xã hôi nước ta hiện nay, hay chỉ học để thi?”
Với câu hỏi mang tầm vóc chiến lược và vĩ mô này thì chỉ có những nhà trí thức tầm cỡ quốc gia ngồi lại hội thảo với BGD và ĐT mới có thể đưa ra câu trả lời khả dĩ chính xác. Nhưng câu hỏi nhức nhối và cấp bách hiện nay cho ngành sư phạm vật lý là bao giờ môn vật lý được đặt một cách trang trọng và đúng chỗ của mình trong nền giáo dục nước nhà?
Thổ lộ những suy nghĩ và trăn trở của một giáo viên đã hơn 35 năm dạy bộ môn này, tôi cũng biết là với một số lí do nào đó có thể một số đồng nghiệp chưa hẳn đã hoàn toàn đồng ý với tôi. Nhưng đó là những ý kiến chân thành của bản thân với mong ước đóng góp cho nền giáo dục vật lý nước nhà.
-----------------------
Trích dẫn 1. (Một vài bài toán “mạo danh vật lý” trong các đề chính thức của Bộ)
Trích đề thi năm 2013. Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng nước, hai nguồn sóng kết hợp O1 và O2 dao động cùng pha, cùng biên độ. Chọn hệ tọa độ vuông góc Oxy (thuộc mặt nước) với gốc tọa độ là vị trí đặt nguồn O1 còn nguồn O2 nằm trên trục Oy. Hai điểm P và Q nằm trên Ox có OP = 4,5 cm và OQ = 8cm. Dịch chuyển nguồn O2 trên trục Oy đến vị trí sao cho góc PO2Q có giá trị lớn nhất thì phần tử nước tại P không dao động còn phần tử nước tại Q dao động với biên độ cực đại. Biết giữa P và Q không còn cực đại nào khác. Trên đoạn OP, điểm gần P nhất mà các phần tử nước dao động với biên độ cực đại cách P một đoạn là
A. 1,1 cm. B. 3,4 cm. C. 2,5 cm. D. 2,0 cm.
Trích đề thi năm 2018. Ở mặt nước có hai nguồn kết hợp đặt tại hai điểm A và B, dao động cùng pha theo phương thẳng đứng, phát ra hai sóng có bước sóng λ. Trên AB có 9 vị trí mà ở đó các phần tử nước dao động với biên độ cực đại. C là một điểm ở mặt nước sao cho ABC là tam giác đều. M là một điểm thuộc cạnh CB và nằm trên vân cực đại giao thoa bậc nhất (MA − MB = λ). Biết phần tử tại M dao động cùng pha với các nguồn. Độ dài đoạn AB gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 4,9λ. B. 4,7λ. C. 4,3λ. D. 4,5λ.
Trích đề thi năm 2020. Một sợi dây dài 96 cm căng ngang, có hai đầu A và B cố định. M và N là hai điểm trên dây với MA = 51 cm và NA = 69 cm. Trên dây có sóng dừng với số bụng nằm trong khoảng 5 bụng tới 19 bụng. Biết phần tử dây tại M và N dao động cùng pha và cùng biên độ. Gọi d là khoảng cách từ M đến điểm bụng gần nó nhất. Giá trị của d gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 4,7 cm. B. 1,7 cm. C. 3,2cm. D. 6,2 cm.
Trích dẫn 2 (Một vài bài toán “mạo danh vật lý” trong các đề thi thử của các trung tâm thi thử của một số địa phương năm 2020)
.
