skkn phân loại và hướng dẫn học sinh lớp 9 làm bài tập vật lí trong chương i điện học

Phần A: Mở đầuI.Bối cảnh của đề tài: Trong thực tế dạy học vật lí thì bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép to

Phần A: Mở đầu

I.Bối cảnh của đề tài:

Trong thực tế dạy học vật lí thì bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật, các phương pháp vật lí Sự tư duy một cách tích cực luôn luôn là việc vận dụng kiến thức đã học để giải bài tập

Hơn nữa đội ngũ học sinh là một lực lượng dự bị nòng cốt và thật hung hậu về khoa học kỹ thuật, trong đó kiến thức, kỹ năng vật lý đóng góp một phần không nhỏ trong lĩnh vực này.Kiến thức, kỹ năng vật lý cũng được vận dụng vào cuộc sống thực tiễn của đời sống con người

II.Lý do chọn đề tài:

Trong quá trình dạy học môn vật lí, các bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt.Hiện nay để việc thực hiện tốt chương trình sách giáo khoa mới và dạy học theo phương pháp đổi mới có hiệu quả thì việc hướng dẫn học sinh biết phân loại, nắm vững phương pháp và làm tốt các bài tập trong chương trình sách giáo khoa đã góp phần không nhỏ trong việc thực hiện thành công công tác dạy học theo phương pháp đổi mới:

Ở chương I: << Điện học>> là một trong những chương quan trọng của chương trình vật lí lớp 9 nhằm giúp học sinh nắm được kiến thức về : Định luật ôm; cách xác định điện trở của dây dẫn; sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài, tiết diện và vật liệu làm dây dẫn, biến trở, điện trở dùng trong kĩ thuật; xác định được công thức của dòng điện, công của dòng điện, định luật Jun-Lenxơ; sử dụng an toàn và tiết kiệm điện năng; kĩ năng thực hành thí nghiệm để rút ra kiến thức mới, vận dụng các định luật để giải bài tập Vì vậy để giúp học sinh nắm vững các kiến thức trong chương này và vận dụng các kiến thức đã học để làm tốt các dạng bài tập vật lí trong chương I, tôi đã

chọn đề tài: Phân loại và hướng dẫn học sinh lớp 9 làm bài tập vật lí trong chương I : << Điện học >> để làm đề tài nghiên cứu.

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1 Đối tượng nghiên cứu: Phân loại và hướng dẫn học sinh làm bài tập vật lí lớp 9 chương I: Điện học

2 Phạm vi nghiên cứu:Học sinh lớp 95,96trường thcs Vĩnh Phúc

IV.Mục đích nghiên cứu

Để thực hiện chương trình sách giáo khoa mới môn lý lớp 9 và dạy học theo phương pháp đổi mới đạt hiệu quả cao thì đòi hỏi giáo viên phải nghiên cứu, tìm tòi

để đề ra được phương pháp giảng dạy có hiệu quả nhằm hướng dẫn học sinh biết phân loại, nắm vững phương pháp và làm tốt các dạng bài tập trong chương trình sách giáo khoa

V Điểm mới trong kết quả nghiên cứu: Trong quá trình nghiên cứu tôi đã sử dụng

một số phương pháp sau:

- Phương pháp điều tra giáo dục

- Phương pháp quan sát sư phạm

- Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh

- Phương pháp mô tả

- Phương pháp vật lí

Phần B: Nội dung

I.Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu:

Phương pháp dạy học là một bộ phận hợp thành của quá trình sư phạm nhằm đào tạo thế hệ trẽ có tri thức khoa học, về thế gíơi quan và nhân sinh quan, thói quen

và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tế

Phương pháp dạy học có mối liên hệ với các nhân tố khác của quá trình dạy học Những phương pháp dạy học dạy học phải thống nhất biện chứng giữa việc giảng dạy của giáo viên với việc học tập của học sinh Đồng thời góp phần có hiệu quả vào việc thực hiện tốt các khâu của quá trình dạy học, xác định kế hoạch giáo dục, giáo dưởng, phát triển bộ môn một cách nhịp nhàng, cụ thể hóa nhiệm vụ dạy học trên cơ

sở đặc điểm của học sinh, điều chỉnh kế hoạch dạy học cho sát với diễn biến thực tế,

tổ chức và hướng dẫn học sinh học tập ở trên lớp củng như ở nhà phù hợp với dự định

sư phạm

Đối với môn vật lí ở trường phổ thông, bài tập vật lí đóng một vai trò hết sức quan trọng, việc hướng dẩn học sinh làm bài tập vật lí là một hoạt động dạy học, là một công việc khó khăn, ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ của người giáo viên vật lí trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ của học sinh, vì thế đòi hỏi người giáo viên và cả học sinh phải học tập và lao động không ngừng Bài tập vật lí sẽ giúp học sinh hiểu sâu hơn những qui luật vật lí, những hiện tượng vật lí Thông qua các bài tập ở các dạng khác nhau tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt các kiến thức để tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể khác thì những kiến thức đó mới trở nên sâu sắc hoàn thiện và trở thành vốn riêng của học sinh Trong quá trình giải quyết các vấn đề, tình huống cụ thể do bài tập đề ra học sinh phải vận dụng các thao tác tư duy như: so sánh, phân tích, tổng hợp khái quát hóa…để giải quyết vấn đề, từ đó sẽ giúp giải quyết, giúp phát triển tư duy và sáng tạo, óc tưởng tượng, tính độc lập trong suy nghĩ, suy luận….Nên bài tập vật lí gây hứng thú học tập cho học sinh

II.Cơ sở thực tế và thực trạng của việc hướng dẫn học sinh làm bài tập vật lí ở trường THCS Vĩnh phúc

1 Đặc điểm tình hình nhà trường:

- Trường THCS Vĩnh Phúc có cơ sở vật chất phục vụ cho việc giảng dạy, tương đối tốt, phòng học và phòng thực hành vật lí kiên cố, sạch sẽ đúng qui cách, có đồ dùng đầy đủ cho các khối lớp

- Học sinh trường THCS Vĩnh Phúc đa phần là các em ngoan chịu khó trong học tập, các em có đầy đủ sách giáo khoa, sách bài tập

- Đội ngũ giảng dạy môn vật lí có 6 giáo viên

2 Thực trạng của việc hướng dẫn học sinh làm bài tập vật lí tại trường THCS Vĩnh Phúc:

Trong chương I: Điện học vật lí lớp 9 yêu cầu đối với học sinh về kiến thức là: nắm vững định luật ôm, điện trở của một dây dẫn hoàn toàn xác định và được tính bằng thương số giữa hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn và cường độ dòng điện

chạy qua nó Đặc điểm của cường độ dòng điện và hiệu điện thế đối với đoạn mạch mắc nối tiếp và đoạn mạch mắc song song, mối quan hệ của điện trở của dây dẫn với chiều dài, tiết diện và vật liệu làm dây dẫn Biến trở và điện trở trong kỹ thuật - ý nghĩa của các con số ghi trên thiết bị tiêu thụ điện Viết công thức tính công suất điện

và điện năng tiêu thụ điện của một đoạn mạch, xây dựng công thức Q=I2Rt Phát biểu định luật Jun –Lenxơ

Về kỹ năng học sinh biết tiến hành các thí nghiệm Kiểm tra hay thí nghiệm nghiên cứu để rút ra kiến thức, vận dụng được các công thức để giải bài tập Giải thích được một số hiện tượng về đoản mạch và một số hiện tượng có liên quan đến định luật Jun-Lenxơ

Trong quá trình giảng dạy môn vật lí, giáo viên thường sử dụng phương pháp chia nhóm để học sinh thảo luận và tìm ra kệt quả cho câu hỏi và giáo viên thường kết luận đúng, sai và không hướng dẫn gì thêm Việc giảng dạy vật lí nhất là bài tập vật lí như thế sẽ không đạt được kết quả cao, vì trong lớp có các đối tượng học sinh giỏi, khá, trung bình, yếu, kém nên khả năng tư duy của các em rất khác, đối với học sinh yếu, kém hay trung bình không thể tư duy kịp và nhanh như học sinh khá, giỏi nên khi thảo luận các em chưa thể kịp hiểu ra vấn đề và nhất là khi thảo luận nhóm, giáo viên lại hạn chế thời gian hoặc xem nhóm nào được ra kết quả nhanh nhất thì thường các kết quả này là tư duy của các học sinh khá ,giỏi trong nhóm Vì thế nếu giáo viên không chú trọng đến việc hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập vật lí thì học sinh sẽ đoán mò không nắm vững được kiến thức trong chương

Thực tế về trình độ học tập của học sinh qua khảo sát đầu năm môn vật lí ở 2 lớp 95,96 như sau:

Số

lớp

Số bài

kiểm tra

9 5 38 2 5.3 6 15.8 20 52.6 5 13.2 5 13.2

9 6 37 2 5.4 7 18.9 20 54.1 5 13.5 3 8.1

III.Các biện pháp thực hiện

Để giúp học sinh tự khám phá và lĩnh hội kiến thức, đặc biệt là giúp học sinh nắm chắc và khắc sâu kiến thức phải coi trọng cách sử dụng các bước giải bài tập

Giáo viên phải dự tính được toàn bộ kế hoạch cho việc sử dụng bài tập trong một tiết học cụ thể như sau:

- Lựa chọn bài tập nêu vấn đề sử dụng trong tiết bài tập nghiên cứu kiến thức mới nhằm kích thích hứng thú học tập và phát triển tư duy của học sinh

- Lựa chọn bài tập cũng cố kiến thức lý thuyết, cung cấp thêm hiểu biết thực tế trong đời sống

- Lựa chọn bài tập để kiểm tra đánh giá chất lượng và kỹ năng giải bài tập của học sinh

Trong việc giải bài tập phải hướng dẫn cho học sinh biết cách phân loại bài tập vật lý Phân loại bài tập được chia thành nhiều cách khác nhau:

1 Dạng bài tập định tính

Đó là những bài tập vật lí mà khi giải học sinh không cần tính toán hay chỉ làm những phép toán đơn giản có thể nhẫm được

Bài tập định tính có tầm quan trọng đặc biệt vì nhiều bài tập tính toán có thể giải được phải thông qua những bài tập định tính.Vì vậy việc luyện tập, đào sâu kiến thức và mở rộng kiến thức của học sinh về một vấn đề nào đó cần được bắt đầu từ bài tập định tính Đây là loại bài tập có khả năng trau dồi kiến thức và tạo hứng thú học tập của học sinh

Để giải quyết được bài tập định tính đòi hỏi học sinh phải phân tích được bản chất của các hiện tượng vật lí Với các bài tập định tính ta có thể chia ra hai loại: Loại bài tập định tính đơn giản và loại bài tập định tính phức tạp

a) Loại bài tập định tính đơn giản:

- Giải bài tập định tính đơn giản học sinh chỉ cần vận dụng một, hai khái niệm hay định luật đã học là có thể giải quyết được dạng bài tập này, nên được dùng để cũng cố, khắc sâu kiến thức như các ví dụ sau:

Ví dụ 1: Định luật Jun –Lenxơ cho biết điện năng biến đổi thành :

A cơ năng B năng lượng ánh sáng

C hoá năng D.nhiệt năng

Hãy chọn đáp án đúng

- Với bài tập này giáo viên nên đưa ngay sau khi học sinh học xong định luật Jun-Lenxơ

+ Đáp án đúng là câu D

Ví dụ 2:Có ba dây dẫn có chiều dài như nhau, tiết diện như nhau, ở cùng điều kiện.Dây thứ I bằng bạc có điện trở R1, dây thứ 2 bằng đồng có điện trở R2, dây thứ 3 bằng nhôm có điện trở R3.Khi so sánh các điện trở ta có:

A R1>R2>R3 C R2>R1>R3

B R1>R3>R2 D R3>R2>R1

+Đáp án đúng là câu D

-Với bài tập này giúp học sinh nắm được cách so sánh điện trở của các dây dẫn khác nhau khi chúng ở cùng điều kiện và có chiều dài, tiết diện là như nhau

Vídụ 3: Nếu hiệu điện thế U đặt vào 2 đầu bóng đèn tăng liên tục thì cường độ dòng điện I qua bóng đèn đó cũng tăng liên tục, ta nói như vậy có hoàn toàn đúng không?

+Với câu hỏi này học sinh dễ dàng nhằm lẫn khi vận dụng định luật ôm là cường độ dòng điện tỉ lệ thuận với hiệu điện thế , mà học sinh chú ý tới hiệu điện thế định mức của bóng đèn, cũng như cường độ dòng điện định mức của bóng đèn, nếu vượt quá giới hạn định mức thì bóng đèn có thể cháy và như thế thì cường độ dòng điện không tăng liên tục

b) Dạng bài tập định tính phức tạp:

Đối với các dạng bài tập định tính phức tạp thì việc giải các bài tập này là giải 1 chuổi các câu hỏi định tính.Những câu hỏi này đòi hỏi học sinh phải dựa vào việc vận dụng 1 định luật vật lí, một tính chất vật lí nào đó Khi giải các bái tập định tính phức tạp này ta thường phân tích 3 giai đoạn

+Phân tích các điều kiện câu hỏi

+Phân tích các hiện tượng vật lí mô tả trong câu hỏi, trên cơ sở đó liên hệ với định luật vật lí, định nghĩa, một đại lượng vật lí hay một tính chất vật lí liên quan

+Tổng hợp các điều kiện đã cho và kiến thức tương ứng để giải

Vídụ 4:Có hai dây dẫn một bằng đồng, một bằng nhôm, cùng chiều dài và cùng tiết diện, ở cùng một điều kiện.Hỏi nếu mắc 2 dây đó nối tiếp vào mạch điện thì có dòng điện chạy qua, nhiệt lượng toả ra ở dây nào là lớn hơn?

+Đây là một câu hỏi khó, đòi hỏi học sinh phải tư duy.Vận dụng các kiến thức

đã học trong chương để giải quyết, nên giáo viên có thể đưa ra một số câu hỏi gợi ý

để học sinh suy nghĩ và giải quyết lần lượt:

+Trên cơ sở đó ta có thể dần dần trang bị cho học sinh phương pháp suy nghĩ logic và lập luận có căn cứ

2 Dạng bài tập tính toán:

Đó là dạng bài tập muốn giải được phải thực hiện một loạt các phép tính Để làm tốt loại bài tập này, giáo viên cần hướng dẫn học sinh đọc kỹ đề , tìm hiểu ý nghĩa thuật ngữ mới, nắm vững các dữ kiện đâu là ẩn số phải tìm

- Phân tích nội dung bài tập, làm sáng tỏ bản chất vật lí các hiện tượng mô tả trong bài tập

- Xác định phương pháp giải và vạch ra kế hoạch giải bài tập

Đối với bài tập tính toán ta có thể phân làm 3 loại sau:

Loại 1 Bài tập vẽ và sử dụng đồ thị

a./Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I vào U

-Bước 1:Dựa vào số liệu đã cho để xác định các điểm biểu diễn sự phụ thuộc của I vào U

-Bước 2:Vẽ một đường thẳng đi qua gốc toạ độ, đồng thời đi qua gần những điểm biểu diễn nhất.Cần chọn sao cho những điểm biểu diễn phân bố đều hai bên đường thẳng đó

Ví dụ:Dựa vào bảng sau, hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I vào U

Lần đo

Hiệu điện thế(V)

Cường độ dòng điện(A)

1 0 0

D C B

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

A I(A)

4 4,5 0,35

s

0 U(V)

b./Sử dụng đồ thị

Dựa vào đồ thị đã cho để xác định các đạilượng I, U, R

-Biết trị số của U, xác định trị số của I tương ứng và R:Trên trục hoành, tại điểm có giá trị U đã biết ta kẻ đường thẳng song song với trục tung, cắt đồ thị tại điểm A.Từ A hạ đường vuông góc với trục tung, cắt trục tung tại điểm I Điểm đó cho biết trị số của I cần tìm Biết trị số của I, U, ta tính được trị số của R

-Biết trị số của I, xác định trị số của U tương ứng và R:Trên trục tung, tại điểm

có giá trị I đã biết ta kẻ đường thẳng song song với trục hoành , cắt đồ thị tại điểm B.Từ B hạ đường vuông góc với trục hoành tại điểm U Điểm đó cho biết trị số của U cần tìm.Biết trị số của I, U ta tính được trị số của R

-Từ đồ thị, xác định trị số R của dây dẫn :Lấy một điểm bất kì trên đồ thị, từ điểm đó hạ đường vuông góc với trục hoành ta có trị số của U

Hạ đường vuông góc với trục tung ta có trị số của I tương ứng, từ đó tính được

Ví dụ:Từ đồ thị hình trên, hãy xác định:

a./Hiệu điện thế để cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là 0,35A

b./Cường độ dòng điện khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn là 1,5 V

c./Có mấy cách xác định trị số điện trở của dây dẫn?

Giải

4

0.1 0.2 0.3

B

2,4 0

U(V) I(A)

a./Xác định điểm I =0,35A trên trục tung, từ điểm đó kẻ đường song song với trục hoành, cắt đồ thị tại một điểm A Từ A, hạ đường vuông góc xuống trục hoành, cắt trục hoành tại điểm cho ta giá trị hiệu điện thế cần tìm U=2,4V

b./Xác định điểm U=1,5V trên trục hoành , từ điểm đó kẻ đường song song với trục tung, cắt đồ thị tại một điểm B.từ B, hạ đường vuông góc xuống trục tung, cắt trục tung tại điểm cho ta giá trị cường độ dòng điện cần tìm I=0,22A

c./Có hai cách xác định điện trở của dây dẫn:

Cách 1: Từ những giá trị đã có ở trên, áp dụng công thức tính điện trở R=U/I

để tính

Cách 2: Từ một điểm bất kì trên đồ thị, hạ đường vuông góc với trục tung, ta

có I ;hạ đường vuông góc với trục hoành, ta có U ;suy ra R

Loại 2.Bài tập vận dụng định luật ôm

a./Loại bài tập vận dụng công thức đơn thuần

Bước 1:Tìm hiểu tóm tắt đề bài, vẽ sơ đồ mạch điện (nếu có )

Bước 2:Phân tích mạch điện, tìm các công thức có liên quan đến các đại lượng cần tìm

Bước 3:Vận dụng các công thức đã học để giải bài toán

Bước 4:Kiểm tra, biện luận kết quả

Ví dụ:Cho R1=5 ;R2=10 ; ampe kế chỉ 0,5A; được mắc nối tiếp nhau thành mạch điện Vôn kế đo hiệu điện thế của R2

a./Vẽ sơ đồ mạch điện trên

b./Tìm số chỉ của vôn kế và hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch

Giải a./Sơ đồ mạch điện được vẽ như sau:

R 1 R 2

 

b./Tính hiệu điện thế

A

V

Mạch gồm R1 nối tiếp với R2 nên I1=I2=I=0,5A, đó chính là số chỉ của ampe kế

Từ hệ thức định luật ôm ta có :U1=I1R1=0,5.5=2,5V

U2=I2R2=0,5.10=5V

Vậy vôn kế chỉ 5V

Vì R1 nối tiếp R2 nên UAB=U1+U2=2,5+5=7,5V

Vậy hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch là 7,5V

b./Loại bài tập phải suy luận tìm ra cách mắc mạch điện, rồi mới vận dụng công thức tính.Loại bài tập này chia thành hai dạng như sau:

Dạng 1:Cho biết số điện trở mắc trong mạch, biết cường độ dòng điện chạy qua mạch chính trong từng cách mắc, biết hiệu điện thế của nguồn Tìm cách mắc các điện trở thành mạch điện thoả mãn những điều kiện đã cho Tính trị số điện của các điện trở đó

Có thể tiến hành theo các bước sau :

Bước 1: Đọc và tóm tắt đề bài

Bước 2:Suy luận để tìm cách mắc các điện trở thành mạch điện thoả mãn những điều kiện đã cho

Bước 3:Lập hệ phương trình để tính trị số của các điện trở đó

Bước 4:Trả lời biện luận kết quả

Ví dụ: Hai điện trở R1 và R2 được mắc theo hai cách vào hiệu điện thế U=12V Trong cách mắc thứ nhất, người ta đo được cường độ dòng điện chạy qua mạch

là 0,3A.Trong cách mắc thứ hai, cường độ dòng điện chạy qua mạch là 1,6 A

a./Cho biết đó là hai cách mắc nào? Vẽ sơ đồ từng cách mắc

b./Tính trị số điện trở R1và R2

Giải a./Nếu có hai điện trở thì có hai cách mắc: Đó là mắc nối tiếp và mắc song song

A R1 R2 B

a)  

R1