(THCS) tìm cực trị phần điện trong bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 9 môn vật lí

Qua thực tế giảng dạy, nghiên cứu, tôi đưa ra một số các hoạt động tác động vào học sinh nhằm nâng cao chất lượng học tập phần “ tìm cực trị” đối với học sinh giỏi. Khi giải các bài tập này, để tính giá trị cực đại hoặc cực tiểu của các đại lượng Vật lý, ta thường sử dụng một số công thức, kiến thức của toán học

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG THCS

ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN

“TÌM CỰC TRỊ PHẦN ĐIỆN TRONG BỒI DƯỠNG

HỌC SINH GIỎI LỚP 9 MÔN VẬT LÍ”

Thuộc lĩnh vực: Giáo dục

Người thực hiện:

Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THCS

, tháng 4 năm 2019

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN

Kính gửi : - Ủy ban nhân dân huyện

- Phòng giáo dục và đào tạo

- Trường THCS

Tôi (chúng tôi) ghi tên dưới đây:

Số

Họ và tên Ngày Nơi công tác Chức Trình độ Tỷ lệ (%) đóng góp

Giáo

Là tác giả đề nghị xét công nhận sáng kiến:

( Tìm cực trị phần điện trong bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 9 môn Vật Lí )

1 Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến:

4 Mô tả bản chất của sáng kiến:

Qua thực tế giảng dạy, nghiên cứu, tôi đưa ra một số các hoạt động tác độngvào học sinh nhằm nâng cao chất lượng học tập phần “ tìm cực trị” đối với họcsinh giỏi Khi giải các bài tập này, để tính giá trị cực đại hoặc cực tiểu của cácđại lượng Vật lý, ta thường sử dụng một số công thức, kiến thức của toán học

Do đó, để giải được các bài tập dạng này ta cần:

1 Cho học sinh thấy được các kiến thức toán học liên quan để giải bài toán tìm cực trị:

1.1 Bất đẳng thức Côsi.

a b+ ≥2 ab ( a, b dương)

3 3

a b c+ + ≥ abc

( a, b, c dương)

Dấu bằng xảy ra khi các số bằng nhau

* Phạm vi ứng dụng: Thường áp dụng cho các bài tập điện

Nếu a > 0 => bề lõm quay lên => y có giá trị cực tiểu Khi x = x0 thì ymin = y0

y0

x0 y0

* Phạm vi ứng dụng:Thường dùng trong các bài tập về chuyển động cơ học và

bài tập phần điện

2 Tìm hiểu, các bước giải bài tập Vật lý :

* Khi tiến hành làm bài tập chúng ta phải tìm hiểu dữ kiện của bài toán, phân tích các hiện tượng cụ thể theo các bước sau :

Bước 1 Viết tóm tắt các dữ kiện:

- Đọc kỹ đầu bài (khác với thuộc đầu bài) tìm hiểu ý nghĩa của những thuậtngữ, có thể phát biểu tóm tắt, ngắn gọn, chính xác

- Dùng ký hiệu tóm tắt đề bài cho gì ? Hỏi gì ? Dùng hình vẽ để mô tả lạitình huống, minh họa nếu cần

Bước 2 Phân tích nội dung làm sáng tỏ bản chất vật lý, xác lập mối

liên hệ của các dữ kiện có liên quan tới công thức nào rút ra cái cần tìm, xácđịnh phương hướng và kế hoạch giải Chuyển đổi đơn vị phù hợp với yêu cầubài tập

Kiểm tra - đánh giá, biện luận

Bước 3 Chọn công thức thích hợp giải thành thạo các phương trình Bước 4 Lựa chọn cách giải cho phù hợp.

Bước 5 Kiểm tra xác nhận kết quả và biện luận.

* Tóm tắt các bước giải bài tập vật lý theo sơ đồ sau :

Hướng chung để giải các bài tập dạng này:

Bài toán thường: Cho một đại lượng vật lý a nào đó biến đổi Tìm giá trị cụ thể của

a để đại lượng vật lý b (a và b có mối liên hệ với nhau) đạt giá trị lớn nhất hoặc nhỏnhất?

Phương pháp chung:

làm ẩn nếu đề bài chưa nói rõ Với bài toán ta đặt ra ở đây ta chọn a làm ẩn

Trong đó a là ẩn, b là hàm của a

phương trình bậc hai, …) để tìm giá trị nhỏ nhất hoặc giá trị lớn nhất của b

A B R0 Rb

3 Phân loại bài tập về tìm cực trị trong phần điện:

Để học sinh tiếp thu được kiến thức thì người thầy nhất thiết phải biếtphân loại các dạng bài tập thường gặp, từ rễ đến khó, đưa ra phương pháp giải.Đây là bước cực kì quan trọng không thể thiếu được, cụ thể như sau:

a.Dạng 1: Mạch điện có một điện trở và một biến trở:

Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ

công suất của mạch trong trường hợp

này

lớn nhất Tính công suất này?

Định hướng tìm lời giải:

+ Vận dụng định luật ôm và công thức tính công suất để tính

+ Dòng điện qua biến trở: b

R R

U I

2 0

2

=+

=

b

b b

R R

R U

0

2

=+

=+

=

b

R R

U

PW

thì công suất toàn mạch lúc này là:

2,7164

0

2

=+

=+

0

2 0

2 2

0

2 0

2 2

0

2 2

=++

=+

=

=

b b

b b

b b

b

b

b b

b

R R

R

U R

R R

R

U R

R R R

R U R

R

R U R

I

P

2 0

R R

R

phải nhỏ nhất

là một hằng số.

Vậy để

2 0

R R

2

2 2

=

=

b

b b

b

R R

R U R

124

U

8.2

5,4

2 2

I

b

P

A B

R0

R2 U

Tiếp theo để học sinh nâng cao được kiến thức thì người thầy nhất thiết phảibiết đưa ra các bài tập khó hơn và phải đưa được ra phương pháp giải, cụ thể nhưsau:

b Dạng 2: Mạch điện có nhiều điện trở và một biến trở:

Ví dụ 2 : Cho mạch điện như hình vẽ

Ω

=Ω

=Ω

suất toàn mạch trong trường hợp này

toàn mạch trong trường hợp này

Định hướng tìm lời giải:

+ Vận dụng định luật ôm và công thức tính công suất để tính

+ Chọn đại lượng làm ẩn số: trường hợp a ta chọn cả đoạn mạch AB làm ẩn,

∆ = U2 - 4(R0 + R3)PAB ≥ 0 => 4( 0 3)

2

R R

12 )

( 4

2

3 0

2

= +

= +

12 )

(

+

= +

=

2 , 7

2 2

I

P

R AB AB

2 1

R R

2 2

1

2 1 3 0

6

11 30 6

6 5

.

R

R R

R R

R

R R R R R

+

+

= + +

= + + +

=

2 11 30

) 6 ( 12

R

R R

U I

11 30

72

R R

R

R I I

+

= +

=

(3)

Thay (3) vào (2) ta được:

2 2 2

2 2

2 2 2 2

) 11

30 (

72 )

11 30 (

72

R R

R

R P

+

= +

=

) 11

11

30 4 ) 11

) 11

R R R

Định hướng tìm lời giải:

+ Chuyển mạch áp dụng định luật Ôm tính điện trở vôn kế và am pe kế

I = f(R12)

Bài giải

a Ký hiệu cường độ dòng điện chạy trong mạch như hình vẽ.

Xét cường độ dòng điện tại nút C ta có:

N M

B A

D C

V V

với nhau bằng dây dẫn, mạch điện gồm: RCD nt ( R1//R2 )

Điện trở tương đương của mạch là: RTĐ = RCD + R12

Để cường độ dòng điện chạy trong mạch chính nhỏ nhất thì điện trở tương đương của mạch phải lớn nhất

(*)

Ta nhận thấy mẫu số của (*) không đổi, còn tử số là tích của hai số dương có

U - +

A R4

D

C

Cường độ dòng điện nhỏ nhất chạy trong mạch chính là:

Imin =

AB AB

a/ Ampe kế chỉ 0,2A Chỉ rõ chiều dòng điện qua ampe kế

b/ Ampe kế chỉ giá trị lớn nhất

Định hướng tìm lời giải:

+ Chuyển mạch áp dụng định luật Ôm tính cường độ dòng điện qua điện điện trở năm, điện trở ba

- Vẽ lại mạch điện như hình vẽ

- Ký hiệu điện trở đoạn AC là:

R3 R5

3x 2

= +

x 1 I

+

- Với dấu trừ ta được: x < 0 => Loại Dòng điện qua ampe kế từ C => D

b Ampe kế A chỉ giá trị lớn nhất:

3 x I

2 3x 2

−

=

+ (với x biến đổi từ 0,5Ω đến 3Ω)

c.Dạng 3: Mạch điện có nhiều điện trở và biến trở nối với nhau trê chạyn con :

Với loại mạch này ta hướng dẫn học sinh bẻ biến trở thành các điện trở rồi tính

Ví dụ 5:

Nối điện trở AB vào mạch điện theo sơ đồ như hình vẽ

Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch không đổi và bằng 9V

Khi M và N dịch chuyển trên AB thì với những giá

để cường độ dòng điện qua nguồn đạt cực tiểu?

Định hướng tìm lời giải:

Bài giải

RMN

RNB

A N

M B

Mạch điện được vẽ lại như hình vẽ

R td

1 1 1 1

+ +

=Cường độ dòng điện mạch chính

U I

td

1 1 1 9

Đến đây ta xét bài toán: Cho x, y, z > 0 thoả mãn điều kiện x + y + z = 27 Tìm

1 1 1 9

1

;

1

; 1

ta có:

3

1 z

y

x 9 3

z

y

x

3 3

1 1 1

+ +

xyz z

y x

9

3

9 1 1

z y x

Từ (*) và (2*) ta có x = y = z = 9Ω

Vậy để cường độ dòng điện qua nguồn đạt giá trị nhỏ nhất là 3A thì ta phải di

Ví dụ 6:

Cho mạch điện như hình vẽ Biết

Vôn kế và ampe kế lí tưởng

c/ Tìm vị trí con chạy C để công suất

tiêu thụ trên biến trở là lớn nhất? Tính

công suất đó

Định hướng tìm lời giải:

+ Phân tích mạch điện, chuyển mạch rồi áp dụng định luật Ôm cho các loại mạch

N M

=

) ( 10

25

10

2

Ω +

Rtd

U

+ +

) 10 ( 9

x x

x x

+ +

x R

U CN

BC

+ +

−

=

) ( 25 10

) 10 ( 9

x x

x R

U CM

BC

+ +

x

− +

= + +

9 25

10

9 2

Rb U

c/ Khi con chạy C ở vị trí bất kì:

Điện trở tương đương của đoạn mạch

A R R

U R

U Rtd

R

U

.

2 0

R

U

2 0

4

.

R

U R

R

R U MN

MN =

≤

W R

U

1 , 8 5 , 2 4

Vậy công suất tiêu thụ trên đoạn mạch MN lớn nhất là 8,1W khi con chạy C ở chính giữa của biến trở

Ví dụ 7:

Cho đoạn mạch như hình vẽ, ampe kế có điện

trở r, hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch

không đổi U Khi điều chỉnh biến trở số chỉ

trên biến trở là 40W; khi số chỉ của ampe kế

a Tính công suất tiêu thụ trên biến trở khi

b Tìm công suất toả nhiệt lớn nhất có thể có

trên biến trở Khi đó điện trở của biến trở là

bao nhiêu?

Định hướng tìm lời giải:

+ Phân tích mạch điện, chuyển mạch rồi áp dụng định luật Ôm cho các loại mạch

1 1

2 2

b Công suất toả nhiệt trên biến trở là P, cường độ chạy trong mạch là I

M N

B A

U

M N

U

4 2

U

72 5 , 0 4

12 4

2 2

Ví dụ 8:

mắc thêm hai con chạy M và N Nối điện trở AB vào

mạch theo sơ đồ như hình vẽ Cho U = 9V

b Khi M và N di chuyển trên AB (nhưng vẫn giữ

đúng thứ tự như trên hình) thì với những giá trị nào

điện qua nguồn đạt cực tiểu? Tìm giá trị cực tiểu đó

Định hướng tìm lời giải:

Bài giải

Mạch điện tương đương như hình vẽ

B -

U R

AM

810)25,0

15,0

125,0

1(

92

2 2

2

=+

+

=+

U R

U

I = + +

Áp dụng bất đẳng thức Coossi cho ba số không âm, ta có:

3

1 3

) 1 1

1 (

NB MN AM NB

MN

R U

bóng đèn có hiệu điện thế định mức 6V, bỏ qua điện

trở của dây nối, ampe kế và con chạy của biến trở

Điều chỉnh con chạy của biến trở để số chỉ của

ampe kế nhỏ nhất 1A và khi đó đèn sáng bình

thường Hãy xác định công suất định mức của đèn

Định hướng tìm lời giải:

d

d + − + +

R x

U R

U I

d

d + − + +

d

d A

(

)

)(

(

.

x R x r R xR

R U r

x R R x

R x x R

R U I

d d

d

d

d d

d

+ +

I2

Xét :

2 2

2

2 ( ) ( ) 2 ( ) ( ) ( )

r

x− + = ⇒ = +

R r R R r

(

.

= + + +

=

R r R R r

R U I

d

d A

(7)

U I

Sau khi cho học sinh tìm hiểu phương pháp vận dụng giải một số bài tậpnhất định giáo viên phải cho học sinh làm một số bài tập củng cố cho mỗi dạng

để khắc sâu và ghi nhớ các dạng bại tập đã chữa đồng thời vận dụng để làm một

số bài tập trong thực tế

5 Những thông tin cần được bảo mật (nếu có): Không

6 Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến:

Áp dụng cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lí cấp THCS

7 Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng sáng kiến theo ý kiến của tác giả:

Với phương pháp dạy gắn lý thuyết vào bài tập và gắn bài tập với thực tếcuộc sống chuyển động giúp cho các em tiếp thu kiến thức một cách độc lập tíchcực và sáng tạo Do đó học sinh hứng thú hiểu bài sâu sắc từ đó vận dụng linhhoạt nâng cao Qua đối chứng và kinh nghiệm bằng các bài test ,các bài khảo sáttôi thấy chất lượng học sinh trong đội tuyển Vật lý và lớp bồi dưỡng khi họcphần chuyển động cơ học này được nâng lên rõ rệt Các em đã biết tự củng cố ônluyện các kiến thức bài tập biết phối hợp kiến thức vào thực hành giải bài tập

Cụ thể qua học sinh:

Đội tuyển dự thi học sinh giỏi tỉnh của huyện thành tích ngày một nâng cao

và các em đã biết làm bài tập dạng này tương đối thành thạo, cụ thể:

Năm học

Lầnkhảosát

Số lượng học sinh giỏi huyện, tỉnh của trường và huyện ngày càng được

nâng cao Chẳng hạn kết quả thi học sinh giỏi môn VẬT LÍ của trườngTHCS đã đạt các kết quả sau:

+ Chuẩn hoá đội ngũ giáo viên trực tiếp bồi dưỡng học sinh giỏi

+ Bồi dưỡng thường xuyên cho đội ngũ giáo viên này

+ Có chế độ về thời lượng dạy đại trà phù hợp với GV bồi dưỡng đội

tuyển

+ Tạo điều kiện khích lệ nâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn

+ Đề tài có thể áp dụng cho toàn huyện trong công tác bồi dưỡng học sinhgiỏi môn Vật lí cấp THCS

8 Danh sách những người đã tham gia áp dụng thử hoặc áp dụng sáng kiến lần đầu (nếu có):

Tôi xin cam đoan mọi thông tin nêu trong đơn là trung thực, đúng sự thật vàhoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật

, ngày 03 tháng 04 năm 2019

Người nộp đơn

.

KẾT QỦA CHẤM CỦA HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN NHÀ TRƯỜNG

XÁC NHẬN CỦA BAN GIÁM HIỆU