Sáng kiến kinh nghiệm Ứng dụng Matlab trong giảng dạy Vật Lý lớp 12 trường THPT Trần Nguyên Hãn

và những điểm dao động 
cực tiểu nằm xen kẽ và tạo 
thành những đường 
hyperbol. 
function 
songco=song3(A,w,x1,y1,x2,y2,x,y,L,t); 
d1=sqrt((x+x1).^2+(y+y1).^2); 
d2=sqrt((x+x2).^2+(y+y2).^2); 
cofi=cos(w.*t-pi.*(d1+d2)./L); 
Am=2.*A.*cos(pi.*(d1-d2)./L); 
um=Am.*cofi; 
figure(1) 
meshc(x,y,um); 
figure(2) 
meshz(x,y,um); 
Nhập số liệu và kết quả số: 
» A=2; 
» w=5.*pi; 
» x1=-4; 
» x2=4; 
» y1=0; 
» y2=0; 
» [x,y]=meshgrid(-5:.05:5); 
» L=0.8; 
» t=2; 
» 
Kết quả hình: 
song3(A,w,x1,y1,x2,y2,x,y,L
,t) 
Nội dung kiến thức 11 Lập trình bằng Matlab 
Giao thoa sóng trên dây 
(sóng dừng). x là tọa độ của 
điểm dao động trên dây, x1, 
x2 tọa độ hai đầu dây 
(x1≤x≤x2) thỏa mãn x2-
x1=
λ
n
2
 khi hai đầu cố định 
hoặc x2-x1= λn
4
. Xác định 
hình dạng của dây tại thời 
điểm t. 
function songco=song5(A,w,v,x1,x2,x,t); 
d1=x-x1; 
d2=x2-x; 
dfi1=-w.*d1./v; 
dfi2=-w.*(x2-x1)./v-pi-w.*d2./v; 
u1m=A.*cos(w.*t+dfi1); 
u2m=A.*cos(w.*t+dfi2); 
um=u1m+u2m; 
figure(1) 
plot(x,um,'.-'); 
Nhập số liệu và kết quả số: 
» A=4; 
» w=4.*pi; 
» v=2; 
» x1=1; 
» x2=3; 
» x=1:.001:3; 
» t=2; 
» song5(A,w,v,x1,x2,x,t); 
Kết quả hình: 
Nội dung kiến thức 12 Lập trình bằng Matlab 
Bài toán về sóng vô tuyến. 
Ghép một sóng cơ vào một 
sóng cao tần. 
function songvotuyen=song4(w1,w2,A1,A2,t); 
x1=A1.*cos(w1.*t); 
x2=A2.*cos(w2.*t); 
x=x1.*x2; 
figure(1) 
plot(t,x) 
ylabel('lydotonghop(cm)') 
xlabel('thoigian(s)') 
Nhập số liệu và kết quả số: 
» w1=50.*pi; 
» w2=10.^6.*pi; 
» A1=2; 
» A2=4; 
» t=0:.0001:2; 
» song4(w1,w2,A1,A2,t) 
» w2=100.*pi; 
» song4(w1,w2,A1,A2,t) 
» w2=100.*pi; 
» w1=5.*pi; 
» song4(w1,w2,A1,A2,t) 
» w1=2.*pi; 
» song4(w1,w2,A1,A2,t) 
Kết quả hình: 
3.3 Vận dụng Matlab trong giảng dạy chương “Dòng điện xoay chiều”. 
 Ở chương III, kiến thức không nhiều, hầu như chúng ta tập trung kiến 
thức vào mạch RLC mắc nối tiếp. 
 Bài toán về công suất tiêu thụ điện năng, và giá trị hiệu dụng được giải 
như sau: 
Nội dung kiến thức 13 Lập trình bằng Matlab 
Bài toán về công suất: 
0i I cosωt= ; 
0u=U cos(ωt+ )j ; 
pt=u.i; 
Tính công suất bằng tích 
phân P=w./(2.*pi) 
.*sum(delt.*pt). Với độ 
chính xác cao từ đó kết 
luận bằng với kết quả của 
phép tính Ps=U0.*I0./2. 
function giatri=hieudung(U0,I0,w,fi,delt,t) 
%neu P=Ps thi ket luan duoc van de kha dung% 
i=I0.*cos(w.*t); 
u=U0.*cos(w.*t+fi); 
pt=i.*u; 
P=w./(2.*pi).*sum(delt.*pt) 
Ps=U0.*I0.cos(fi)./2 
Nhập số liệu và kết quả 
số: 
» U0=220; 
» I0=2; 
» w=100.*pi; 
» fi=0.56; 
» delt=0.000005; 
» t=0:.000005:0.02; 
» 
hieudung(U0,I0,w,fi,delt,t) 
P = 186.4893 
Ps = 186.3961 
Kết luận: Như vậy bằng việc sử dụng hàm gần đúng, 
với độ chia nhỏ chính xác 5.10-6, matlab đã tính cho 
chúng ta giá trị công suất thực của mạch điện. Sai số 
là 0,005% - sai số rất nhỏ. Như vậy có thể kết luận 
T
0 00
1 1
P= . u.idt= U .I .cosφ
T 2ò . 
Do đó có thể viết giá trị hiệu dụng là: 
0 0U IU= ; I= P=U.I.cosφ
2 2
Þ 
Chúng ta vẫn thường xuyên cho các em tìm các giá trị của biến số R, L, 
C để có được các giá trị cực đại của các đại lượng P, I, U cho các đoạn mạch. 
Nhưng quên rằng chúng ta chưa chỉ ra được các đại lượng đó có một cực trị và 
đó là cực đại của đại lượng. Bằng Matlab chúng ta có thể khẳng định rằng tồn 
tại một giá trị cực trị là giá trị lớn nhất của đại lượng khảo sát. Lưu ý rằng với 
các đại lượng biến thiên là R hay L kết quả cũng cho những đồ thị tương tự 
nên trong sáng kiến tác giả không làm đủ các trường hợp mà chỉ giải quyết với 
trường hợp điện dung của tụ điện C biến thiên còn giá trị của các đại lượng L, 
R và U không đổi. Bài toán được giải như sau: 
Nội dung kiến thức 14 Lập trình bằng Matlab 
Giá trị cực đại. Vẽ đồ thị 
cống suất phu thuộc vao 
điện dung C của tụ điện, 
rồi từ đó dùng hàm ginput 
để tìm giá trị cực đại, và 
điện dung C làm cho công 
suất đạt cực đại. 
Chương trình bên trái lập 
cho công suất toàn mạch. 
Kết quả C=po(1) (mF) 
function giatri=cucdai(R,L,C,U) 
ZL=100.*pi.*L; 
ZC=1e6./(100.*pi.*C); 
Z=sqrt(R.^2+(ZL-ZC).^2); 
cofi=R./Z; 
I=U./Z; 
P=U.*I.*cofi; 
plot(C,P,'linewidth',2); 
xlabel('dien dung (10.^-6F)') 
ylabel('congsuat(W)') 
po=ginput(1) 
Pmax=po(2) 
C=po(1) 
Nhập số liệu và kết quả 
số: 
» L=3./(2.*pi); 
» R=100; 
» U=220; 
» C=0.1:.02:100; 
» cucdai(R,L,C,U) 
po = 21.1982 482.4561 
Pmax = 482.4561 
Ct = 21.1982 
Kết quả hình: 
 Ngoài ra chúng ta cũng có thể sử dụng Matlab để giải các bài tập về cực 
trị trong mạch điện xoay chiều R, L, C. Giả sử có mạch điện như hình phía 
dưới đây, ta giữ cho L và R là những đại lượng không đổi, với tần số f=50Hz, 
điện dung C của tụ là đại lượng thay đổi được, ta lần lượt tìm các giá trị cực 
đại của PBM, UBM, I, UAN,… 
Nội dung kiến thức 15 Lập trình bằng Matlab 
Bài 1: Cho mạch điện như 
hình vẽ. R, L không đổi , 
C có thể thay đổi được. 
Biết U không đổi. Tần số 
góc w=100pi, tìm C để 
công suất PBM có giá trị 
lớn nhất. 
function hieudienthe=cucdai1(R,L,C,U); 
% Dung de xac dinh cuc dai cong suat trong doan 
mach% 
ZL=100.*pi.*L; 
ZC=1e6./(100.*pi.*C); 
Z=sqrt(R.^2+(ZL-ZC).^2); 
I=U./Z; 
 ZMB=sqrt(R.^2+ZC.^2); 
UMB=I.*ZMB; 
cofiBM=(R./ZMB); 
PMB=I.*UMB.*cofiBM; 
plot(C,PMB); 
n=ginput(1) 
Pmax=n(2) 
Ct=n(1) 
Nhập số liệu và kết quả 
số: 
» R=100; 
» L=1./pi; 
» U=220; 
» C=1:0.02:200; 
» cucdai1(R,L,C,U) 
po= 32.2581 482.4561 
Pmax= 482.4561 
C = 32.2581 
Kết quả hình: Công suất đoạn MB phụ thuộc vào điện 
dung C. 
Nội dung kiến thức 16 Lập trình bằng Matlab 
Bài 2: Cho mạch điện như 
hình vẽ. R, L không đổi , 
C có thể thay đổi được. 
Biết U không. Tần số góc 
w=100pi, tìm C để hiệu 
điện thế UBM có giá trị lớn 
nhất. 
function hieudienthe=cucdai2(R,L,C,U); 
% Dung de xac dinh cuc dai hieu dien the trong doan 
mach% 
ZL=100.*pi.*L; 
ZC=1e6./(100.*pi.*C); 
Z=sqrt(R.^2+(ZL-ZC).^2); 
I=U./Z; 
ZMB=sqrt(R.^2+ZC.^2); 
UMB=I.*ZMB; 
plot(C,UMB); 
n=ginput(1) 
Umax=n(2) 
Ct=n(1) 
Nhập số liệu và kết quả 
số: 
» R=100; 
Kết quả hình: Hiệu điện thế đoạn MB phụ thuộc vào 
C. 
» L=1./pi; 
» U=220; 
» C=1:0.02:200; 
» cucdai2(R,L,C,U) Umax 
= 
 354.7368 
Ct = 
 20.2765 
Nội dung kiến thức 17 Lập trình bằng Matlab 
Bài 3: Cho mạch điện như 
hình vẽ. R, L không đổi , 
C có thể thay đổi được. 
Biết U. Tần số góc 
w=100pi, tìm C để cường 
độ dòng điện hiệu dụng I 
có giá trị lớn nhất. 
function hieudienthe=cucdai3(R,L,C,U); 
% Dung de xac dinh cuc dai cua cuong do dong dien 
xoay chieu trong doan mach% 
ZL=100.*pi.*L; 
ZC=1e6./(100.*pi.*C); 
Z=sqrt(R.^2+(ZL-ZC).^2); 
I=U./Z; 
plot(C,I); 
n=ginput(1) 
Imax=n(2) 
Ct=n(1) 
Nhập số liệu và kết quả 
số: 
» R=100; 
» L=1./pi; 
» U=220; 
» C=1:0.02:200; 
» cucdai3(R,L,C,U) 
Imax = 
 2.2003 
Ct = 
 31.7972 
Kết quả hình: 
Nội dung kiến thức 18 Lập trình bằng Matlab 
Bài 4: Cho mạch điện như 
hình vẽ. R, L không đổi , 
C có thể thay đổi được. 
Biết U không đổi. Tần số 
function hieudienthe=cucdai4(R,L,C,U); 
% Dung de xac dinh cuc dai hieu dien the trong doan 
mach% 
% truoc khi lam hay nhap cac so lieu truoc% 
góc w=100pi, tìm C để 
hiệu điện thế hiệu dụng 
UAN có giá trị lớn nhất. 
ZL=100.*pi.*L; 
ZC=1e6./(100.*pi.*C); 
Z=sqrt(R.^2+(ZL-ZC).^2); 
I=U./Z; 
ZAN=sqrt(R.^2+ZL.^2); 
UAN=I.*ZAN; 
plot(C,UAN); 
n=ginput(1) 
Umax=n(2) 
Ct=n(1) 
Nhập số liệu và kết quả 
số: 
» R=100; 
» L=1./pi; 
» U=220; 
» C=1:0.02:200; 
» cucdai4(R,L,C,U) 
Umax = 
 310.0877 
Ct = 
 32.7189 
Kết quả hình: Đồ thị phụ thuộc hiệu điện thế UAN vào 
điện dung C của tụ điện. 
 Với lưu ý các đại lượng không đổi các đồng chì cho nhận những giá trị 
cụ thể, đại lượng biến thiên sẽ biến thiên trong một khoảng hữu hạn có cực trị 
của đại lượng khảo sát, các đồng chí và các em hoàn toàn có thể lập trình để 
giải quyết các bài toán liên quan tới giá trị cực đại khi w, L, R biến thiên. 
 Trên đây là những bài lập trình áp dụng, và đã cho kết quả tốt khi sử 
dụng để giảng dạy kiến thức vật lý lớp 12, ở 3 chương nêu trên. Các đồng chí 
và các em hoàn toàn có thể mua phần mềm Matlab tại các ki ốt bán software, 
để có thể tự lập trình đồ họa mô phỏng các hiện tượng thực tế mà mình có thể 
bắt gặp trong tự nhiên, cũng như trong học tập. Toàn bộ những gì tôi làm trên 
đây là chỉ muốn cho các đồng chí, các em học sinh một tài liệu bổ ích để có 
thể giải lý một cách rõ ràng mà không cần dùng tời các phép tính cồng kềnh 
với số lớn. 
TỔNG KẾT VÀ KIẾN NGHỊ 
1. Tổng kết 
Qua quá trình nghiên cứu thực hiện mục đích của chuyên đề đối chiếu với các 
nhiệm vụ của đề tài, chúng tôi đã giải quyết được các vấn đề sau: 
 1) Tìm hiểu các yêu cầu đổi mới giáo dục trong tình hình mới. 
 2) Nêu và phân tích được vai trò công nghệ thông tin trong dạy học. 
 3) Nêu được lợi ích của công nghệ thông tin với giảng dạy các môn học 
nói chung và môn vật lý nói riêng. 
 4) Phân tích, và làm rõ được tiện ích khi áp dụng phần mềm Matlab vào 
trong giảng dạy các môn học khoa học tự nhiên. 
 5) Ứng dụng thành công phần mềm Matlab vào giảng dạy các phần kiến 
thức trong 18 nội dung kiến thức thuộc ba chương của chương trình vật lý lớp 
12. 
2. Kiến nghị 
 Sau khi thực hiện đề tài, tôi thấy sử dụng Matlab trong giảng dạy vật lý 
là một trong những đổi mới có hiệu quả tốt. Vì vậy đề nghị nhà trường có điều 
kiện, bổ xung, và tu bổ cài đặt phần mềm Matlab trực tiếp lên các máy tính 
trong các phòng học công nghệ cao. 
 Tin học và ứng dụng tin học trong giảng dạy các môn học nói chung 
luôn đem lại những hứng thú nhất định cho người học và người dạy. Vì vậy 
người làm chuyên đề, có kiến nghị tới Sở GDĐT Hải Phòng tổ chức thêm các 
lớp tập huấn tin học cho các nhóm toán, lý, hóa... Đưa thêm các phần mềm 
Matlab, mable, mathematica, Cabri... vào ứng dụng trong giảng dạy. 
 Cuối cùng là chúc các thầy cô và các em học sinh có được các kết quả 
tốt với công cụ Matlab. 
Hải Phòng, 06-12-2010 
Ngô Quý Cẩn