PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ LÀO CAI ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SƯ PHẠM ỨNG DỤNG Nâng cao hiệu giải tập mạch cầu việc định h-ớng lựa chọn ẩn hiệu điện båi d-ìng häc sinh giái vËt lÝ Đào Bích Vân Đinh Ngọc Khắc Trƣờng THCS Lê Q Đơn – TP Lào Cai Phòng Giáo dục Đào tạo thành phố Lào Cai LÀO CAI, THÁNG NĂM 2012 MỤC LỤC Tóm tắt……………………………………………………………………… Giới thiệu…………………………………………………………………… Phƣơng pháp……………………………………………………………… Phân tích liệu bàn luận kết quả…………………………………… Kết luận khuyến nghị…………………………………………………… Tài liệu tham khảo………………………………………………………… 10 Danh mục phụ lục………………………………………………………… 11 Phụ lục I…………………………………………………………………… 12 Phụ lục II………………………………………………………………… 12 Phụ lục III………………………………………………………………… 23 Phụ lục IV………………………………………………………………… 24 Phụ lục V………………………………………………………………… 25 Phụ lục VI…………………………………………………………………… 26 BÁO CÁO Đề tài nghiên cứu khoa học sƣ phạm ứng dụng: Nâng cao hiệu giải tập mạch cầu việc định hƣớng lựa chọn ẩn hiệu điện bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí Nhóm nghiên cứu: Đào Bích Vân - Trường THCS Lê Quý Đôn - Thành phố Lào Cai Đinh Ngọc Khắc - Phòng Giáo dục Đào tạo thành phố Lào Cai TĨM TẮT Cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi nhiều trường giáo viên quan tâm, khơng giáo viên gặp khó khăn phương pháp nội dung bồi dưỡng nâng cao cho học sinh phần điện học đặc biệt giải tập mạch cầu – dạng tập có tính chất bao trùm phân môn Một số giáo viên ý phân tích mạch điện, định hướng học sinh giải tập mạch cầu khuyết hay vài thành phần, chưa ý đưa dạng mạch cầu có đủ thành phần tập ngược dạng để bồi dưỡng cho học sinh Do giải toán mạch cầu điện trở học sinh chưa biết nhận xét mạch điện, chưa biết phân tích khai thác triệt để mối quan hệ đại lượng mạch cầu, chưa có định hướng lựa chọn đại lượng làm ẩn cho hợp lý mà thường tìm cách tính yếu tố mà toán hỏi Học sinh thường lập hệ có nhiều phương trình, nhiều ẩn số nhiều biểu thức toán học phức tạp dẫn đến gặp nhiều khó khăn việc tìm kết quả, hiệu giải tốn mạch cầu thấp Giải pháp tơi là: Định hướng học sinh lựa chọn ẩn số hiệu điện hai đầu điện trở giải toán mạch cầu Nghiên cứu tiến hành nhóm ngẫu nhiên học sinh khối trường THCS Lê Qúy Đơn – TP Lào Cai có học lực khá, giỏi có khiếu vật lý: 10 học sinh lớp A,B nhóm thực nghiệm, 10 học sinh lớp C,D nhóm đối chứng Nhóm thực nghiệm thực giải pháp thay thế: Định hướng học sinh lựa chọn ẩn số hiệu điện hai đầu điện trở bồi dưỡng nội dung tính cường độ dịng điện, hiệu điện thế, điện trở thành phần mạch cầu Qua khảo sát thấy học sinh nhóm thực nghiệm đạt kết cao hẳn nhóm đối chứng Điểm kiểm tra đầu lớp thực nghiệm có giá trị trung bình 8,2 cao hẳn điểm lớp đối chứng 4,4 Kết kiểm chứng T-test cho thấy p=0,00004< 0,05 cho thấy chênh lệch điểm trung bình lớp thực nghiệm lớp đối chứng có ý nghĩa Chứng tỏ việc lựa chọn ẩn số hiệu điện hai đầu điện trở thành phần làm tăng hiệu giải tập mạch cầu GIỚI THIỆU Trong chương trình vật lý phần điện học THCS, kiến thức trọng tâm định luật Ôm, đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song đoạn mạch hỗn hợp có điện trở Việc bồi dưỡng học sinh giỏi đặt từ kiến thức đó, học sinh phải biết cách giải tốn có nhiều điện trở hơn, mắc phức tạp hơn… Trong q trình học bồi dưỡng nhóm học sinh định hướng có kỹ phân tích mạch điện, biến đổi mạch điện phức tạp (mạch điện có điện trở mắc với nối tiếp hay song song) thành mạch điện (các điện trở mắc nối tiếp song song), tính cường độ dịng điện I hiệu điện thể U số đoạn mạch phức tạp Tuy nhiên số tập mạch cầu tổng quát( Mạch cầu có đủ điện trở) tập ngược mạch cầu khuyết việc giải tập học sinh hạn chế Từ kinh nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi hàng năm; qua trao đổi với bạn đồng nghiệp làm công tác bồi dưỡng học sinh trường bạn thành phố, tỉnh, số tỉnh khác(Thái Bình, Yên Bái, Sơn La…); qua việc theo dõi tìm hiểu làm học sinh qua kỳ bồi dưỡng, qua kỳ thi học sinh giỏi cấp nhiều năm tổng hợp điểm (kết quả) em, nhận thấy học sinh chưa có định hướng đắn để lựa chọn ẩn dẫn đến hiệu giải số toán mạch cầu thấp Ví dụ: - Năm học 2001-2002, kỳ thi học sinh giỏi tỉnh Lào Cai học sinh giải tập mạch cầu cách chọn ẩn cường độ dòng điện (theo đại lượng đề yêu cầu tính) dẫn đến hệ phương trình ẩn số em khơng tìm kết gặp nhiều khó khăn giải hệ phương trình -Hai năm học 2007-2008 2009-2010, kỳ thi học sinh giỏi thành phố Lào Cai có tập số (bài tập mạch cầu) + Những học sinh giải tập cách chọn ẩn số trực tiếp điện trở x phần biến trở (theo đại lượng đề yêu cầu tính) dẫn đến biểu thức tốn học phức tạp( Biểu thức tốn học có ẩn số bậc hai tử số mẫu số) Học sinh đủ thời gian kỹ để xử lý biểu thức tốn học để có kết + Những học sinh phân tích mối liên hệ chọn ẩn số hiệu điện U thu phương bậc ẩn dễ dàng tìm giá trị hiệu điện hai đầu điện trở x tính x theo cơng thức R=U/I Qua việc tìm hiểu rút kinh nghiệm thấy giáo viên dạy bồi dưỡng chưa định hướng học sinh khai thác mạch điện, lựa chọn ẩn phù hợp có song chưa khắc sâu chất việc lựa chọn ẩn số, để học sinh thường lựa chọn ẩn trực yêu cầu đề bài, dẫn tới khó khăn tìm kết tốn - Giải pháp thay thế: Định hướng học sinh lựa chọn ẩn số hiệu điện hai đầu điện trở giải toán mạch cầu - Vấn đề nghiên cứu: Định hướng học sinh lựa chọn ẩn số hiệu điện hai đầu điện trở có làm tăng hiệu giải tốn mạch cầu hay không? - Giả thuyết nghiên cứu: Định hướng học sinh lựa chọn ẩn số hiệu điện hai đầu điện trở bồi dưỡng học sinh giỏi nâng cao hiệu giải tập mạch cầu cho học sinh khiếu vật lý PHƢƠNG PHÁP a- Khách thể nghiên cứu: Tôi lựa chọn trường THCS Lê Q Đơn TP Lào Cai trường có nhiều thành tích cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi cấp, có nhiều điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu KHSP ứng dụng - Giáo viên: Hai cô giáo giảng dạy giáo có nhiều thành tích bồi dưỡng h/s giỏi, có lịng nhiệt tình trách nhiệm cao cơng tác giảng dạy giáo dục học sinh + Cơ: Đào Bích Vân – Giáo viên dạy vật lý trường THCS Lê Q Đơn dạy lớp thực nghiệm + Cơ: Hồng Thị Thương – Giáo viên dạy lý trường THCS Lê Quý Đôn dạy lớp đối chứng - Học sinh: Chọn hai nhóm học sinh có lực học khá- giỏi vật lý: nhóm gồm 10 học sinh lớp A,B nhóm thực nghiệm; nhóm gồm 10 học sinh lớp C,D nhóm đối chứng Bảng 1: Số lượng, giới tính nhóm Nhóm Tổng số Giới tính Nam Nữ 1- Lớp 9A, 9B 10 (Thực nghiệm) 2- Lớp 9C, 9D 10 (Đối chứng) b- Thiết kế: Các học sinh chọn tham gia nghiên cứu học sinh khá, giỏi có khiếu mơn Vật lý trường Tôi lấy kết học kỳ I năm học 20112012 mơn Vật lý làm xác định hai nhóm chọn ngẫu nhiên Bảng 2: Kiểm chứng để xác định nhóm tương đương Nhóm Đối chứng Thực nghiệm Điểm trung bình chung 8,3 8,4 P= 0,522 Qua kết trung bình học kì I lớp mơn vật lí nhóm thực nghiệm nhóm đối chứng tương đương Chênh lệch điểm trung bình chung mơn vật lý hai nhóm 0,1 (rất nhỏ) Kết kiểm chứng T-test p=0,522>0,05 cho thấy chênh lệch điểm trung bình lớp thực nghiệm lớp đối chứng ngẫu nhiên việc lựa chọn hai nhóm học sinh để nghiên cứu phù hợp Sử dụng thiết kế 4: Thiết kế kiểm tra sau tác động với nhóm phân chia ngẫu nhiên Sau tuần học nhóm làm chung đề kiểm tra, thu kết sau: Bảng 3:Thiết kế nghiên cứu Nhóm Tác động Kiểm tra sau tác động Được định hướng chọn ẩn hiệu Thực nghiệm điện trình bồi dưỡng O3 phương pháp giải tập mạch cầu Không định hướng chọn ẩn hiệu điện trình bồi Đối chứng O4 dưỡng phương pháp giải tập mạch cầu Ở thiết kế này, sử dụng phép kiểm chứng T – Test độc lập c - Quy trình nghiên cứu: * Chuẩn bị giáo viên: - Cô giáo Đào Bích Vân dạy lớp thực nghiệm: định hướng học sinh phân tích lựa chọn ẩn số hiệu điện U số điện trở mạch cầu + Lựa chọn, sưu tầm tập tính cường độ dịng điện, điện trở vài thành phần mạch cầu + Chuẩn bị phương pháp giải tập theo hướng phân tích chọn ẩn số gián tiếp, để tính cường độ dịng điện qua điện trở mạch cầu (hoặc giá trị điện trở thành phần mạch cầu), tính hiệu điện hai đầu điện trở, sau vận dụng định luật Ơm để tính ( I=U/R, R=U/I) - Cơ giáo Hồng Thị Thương dạy lớp đối chứng: Không định hướng học sinh lựa chọn ẩn + Lựa chọn, sưu tầm tập ( giống nhóm thực nghiệm) + Chuẩn bị phương pháp giải tập * Thực hành dạy thực nghiệm: Thời gian dạy theo thời khóa biểu bồi dưỡng nhà trường để đảm bảo tính khách quan Thứ ngày Thứ 7/2/2012 Thứ 14/2/2012 Bảng 4: Thời gian thực nghiệm Môn học/Lớp Nội dung Vật lý/thực nghiệm Tính cường độ dịng điện, hiệu điện qua điện trở mạch cầu (được định hướng chọn ẩn hiệu điện thế) Tính cường độ dịng điện, hiệu điện qua điện trở mạch cầu (không Vật lý/đối chứng định hướng chọn ẩn hiệu điện thế) Vật lý/thực nghiệm Tính giá trị điện trở mạch cầu (được định hướng chọn ẩn hiệu điện thế) Tính giá trị điện trở mạch cầu Vật lý/đối chứng (không định hướng chọn ẩn hiệu điện thế) d- Đo lƣờng thu thập liệu: - Đề kiểm tra sau tác động (gồm có – Phụ lục III- Trang 23) - Hướng dẫn chấm bài: Chấm theo đáp án xây dựng (Phụ lục IV Trang 24) - Thống kê điểm kiểm tra học sinh (Phụ lục V - Trang 25) PHÂN TÍCH DỮ LIỆU VÀ BÀN LUẬN KẾT QUẢ a- Phân tích liệu So sánh điểm trung bình kiểm tra sau tác động Bảng 5: So sánh điểm trung bình kiểm tra sau tác động Nhóm Thực nghiệm Đối chứng Điểm trung bình chung Độ lệch chuẩn Giá trị p T-test Chênh lệch giá trị trung bình chuẩn(SMD) 8,2 4,4 1.206464071 1.744834 0.0000351 2.177858052 Như chứng minh kết nhóm trước tác động tương đương Sau tác động kiểm chứng chênh lệch điểm trung bình T-test cho kết p=0,0000351 Cho thấy: chênh lệch điểm trung bình nhóm thực nghiệm nhóm đối chứng có ý nghĩa, tức chênh lệch kết điểm trung bình nhóm thực nghiệm cao điểm trung bình nhóm đối chứng không ngẫu nhiên mà kết tác động Chênh lệch giá trị trung bình chuẩn SMD  8,  4,  2,177858052 1, 744834 Theo bảng tiêu chí Cohen, chênh lệch giá trị trung bình chuẩn SMD=2.177858052 cho thấy mức độ ảnh hưởng việc định hướng chọn ẩn hiệu điện hai đầu điện trở việc giải tập mạch cầu lớn Giả thuyết đề tài “Định hướng học sinh lựa chọn ẩn số hiệu điện hai đầu điện trở bồi dưỡng học sinh giỏi nâng cao hiệu giải tập mạch cầu cho học sinh khiếu vật lý” kiểm chứng 10 Điểm trung bình chung Nhóm thực nghiệm Nhóm đối chứng Biểu đồ so sánh điểm trung bình kiểm tra sau tác động b- Bàn luận kết Kết kiểm tra sau tác động nhóm thực nghiệm điểm trung bình 8,2, kết kiểm tra tương ứng nhóm đối chứng điểm trung bình 4,4 Độ chênh lệch điểm số nhóm O3 – O4 = 3,8; Điều cho thấy điểm trung bình lớp đối chứng thực nghiệm có khác biệt rõ rệt, lớp tác động có điểm trung bình cao hẳn lớp đối chứng Chênh lệch giá trị trung bình chuẩn kiểm tra SMD = 2.2 Điều có nghĩa mức độ ảnh hưởng tác động lớn Phép kiểm chứng T-test điểm trung bình kiểm tra sau tác động lớp p=0.0000351< 0,05 Kết khẳng định chênh lệch điểm trung bình nhóm khơng phải ngẫu nhiên mà tác động, nghiêng nhóm thực nghiệm * Hạn chế: Định hướng chọn ẩn số hiệu điện đa số tập mạch cầu giúp học sinh thuận lợi thiết lập mối liên hệ đại lượng mạch cầu tìm kết Tuy nhiên tất tập mạch cầu có phương án tối ưu chọn ẩn số hiệu điện Yêu cầu học sinh phải có kỹ nhận xét mạch điện, phân tích mối liên hệ đại lượng mạch cầu để lựa chọn phương án phù hợp KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ * Kết luận: Việc định hướng học sinh lựa chọn ẩn số hiệu điện hai đầu điện trở giải toán mạch cầu nâng cao hiệu giải tốn mạch cầu Giúp giáo viên làm cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi thuận lợi việc lựa chọn nội dung phương pháp bồi dưỡng nâng cao cho học sinh, góp phần nâng cao hiệu đào tạo học sinh giỏi cho thành phố, cho tỉnh Giúp cho học sinh phát triển lực tư việc phân tích, biến đổi mạch điện (nói chung), mạch cầu (nói riêng) tìm thiết lập mối liên hệ yếu tố cho yếu tố cần tìm để biến đổi tìm kết tránh phép tốn phức tạp, có kết nhanh * Khuyến nghị: Với kết đề tài, mong bạn đồng nghiệp quan tâm vận dụng vận dụng sáng tạo đề tài, để từ có thêm phương pháp hữu hiệu giải số tập mạch cầu điện trở làm tăng hiệu bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý trung học sở, từ nâng cao số lượng chất lượng học sinh giỏi Vật lý cho tỉnh nhà TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài tập Vật lý dùng cho lớp chọn chuyên Vật lý - Nhà xuất giáo dục 1994) Bài tập Vật lý nâng cao - Nhà xuất giáo dục 2004 121 tập vật lý nâng cao - Nhà xuất giáo dục 1998 Các đề thi học sinh giỏi tỉnh Lào cai từ năm 1998 đến năm 2012; Cấp thành phố từ năm 2002 đến năm 2012 Các đề thi tuyển sinh vào trường THPT chuyên tỉnh Lào Cai năm trở lại 10 đương đoạn mạch trê RAB  U AB 10 10    1, 4() I1  I3 4,8  2, Bài vận dụng lớp * Bài tập vận dụng: -Giáo viên cho học sinh Cho mạch điện sơ đồ Biết UAB= 6V, R1=R2= R3 làm lớp( 20 phút) = 2Ω; R4= 3Ω; R5= R6= 1Ω, R7=4Ω điện trở Am pe kế vô nhỏ, điện trở Vôn kế vô lớn A1 R1 R2 R3 R4 A A2 R7 V R5 R6 B a Tính cường độ dịng điện qua điện trở? *Giáo viên giao tập b, Tính số Am pe kế vôn kế? Bài nhà số 1: nhà( Hai bài) Cho mạch điện sơ đồ: R2 A R1 M B N R5 R4 R3 Biết R1 = R2 = 1Ω; R3 = 2Ω; R4 = 3Ω; R5 = 4Ω UAB = 36V Tính : Cường độ dịng điện qua đoạn MN Điện trở tương đương đoạn mạch AB ? Bài nhà số 2: 1, Hai điện trở mắc vào mạch điện có hiệu điện U=12V Khi mắc nối tiếp cường độ dòng điện qua mạch 3A, mắc song song, dịng điện tổng cộng có cường độ 16A Hãy tìm điện trở 2, Dùng điện trở có giá trị nhỏ R tìm thấy (1) mắc vào mạch điện có sơ đồ hình Cho U=5V , điện trở Am pe kế RA= R 15 R A R1 R2 B C A R3 M N a, Tính số Am pe kế R1 = R2 = R3 = R b, Dịch chuyển chạy A,C để R1 = R3 = 2R, giữ nguyên vị trí chạy B, tính số Am pe kế Chú ý: - Vì lý thời gian nên không cho học sinh giải tập theo cách thứ lớp, mà giao nhà để em làm Tơi u cầu em ngồi việc tìm kết qủa tốn, em cịn phải so sánh hai cách giải để rút thuận lợi, khó khăn giải tập cách, đánh giá, lựa chọn phương án tối ưu - Sau dự kiến giải theo cách 1- Áp dụng sơ đồ mạch điện cho * Lập phương trình cường độ dòng điện Giả sử chiều dòng điện qua R5 từ C-> D Gọi dòng điện qua điện trở I1, I2, I3, I4 ,I5 Tại C có: I2 = I1 + I5 (1) Tại D có: I3 = I5 + I4 (2) Xét đoạn mạch ACB có: U AB  U1  U  I1R1  I R2 Hay: I1  I  10 (3) Xét đoạn mạch ADBcó: U AB  U3  U  I3 R3  I R4 2I3  3I  10 (4) Xét đoạn mạch ACD có: U1  U3  U5 I1R1  I3 R3  I5 R5 I1  2I3  I5 (5) *Giải hệ phương trình ẩn số Từ (3) ta có: I2=10-I1 Trừ vế với vế (5) cho (1) ta được: 2I1-I2= 2I3 (6) Thay I2=10-I1 vào (6) 2I1-(10-I1 ) = 2I3 (6) => 3I1-10 = 2I3 Vậy I3 = 3/2 I1-5 Từ (1) ta có I5 = I2 – I1=10-2I1 Vậy I5 =10-2I1 16 Từ (2) ta có: I4 =I3 – I5=3/2 I1-5 - I3 - (10-2I1 ) = 7/2I1 -15 Vậy I4 = 7/2I1 -15 Thay I3= 3/2 I1-5 I4 = 7/2I1 -15 vào (2) tính 27/2 I1 -55= 10 Vậy: I1= 130/27 =4,8 (A) Suy ra: I2=10-I1= 10- 4,8 = 5,2 (A) I3 = 1,5I1 – = 2,2 (A) I4= 7/2I1 -15 =1,8 (A) I5 =10-2I1 = 0,4(A) ) - Rõ ràng việc giải hệ phương trình ẩn số với học sinh THSC thật sức , đặc biệt khó khăn với khoảng thời gian ngắn Vậy ưu cách giải thật hiệu bật ……………………………………………………… Thứ 3-14/2/2012 Tiết 2: BÀI TẬP TÍNH ĐIỆN TRỞ TRONG MẠCH CẦU ( Thời gian thực hiện: 76 phút) I MỤC TIÊU -Học sinh biết phân tích mạch điện, phân tích mối quan hệ viết hệ thức để tính điện trở tương đương, cường độ dịng điện,và hiệu điện điện trở mạch cầu - Biến đổi biểu thức tốn học để tìm kết II CHUẨN BỊ: - Học sinh ôn tập kiến thức liên quan -Giáo viên chuẩn bị theo chủ đề tính điện trở mạch cầu III CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: HĐ1( 2phút) Đặt vấn đề: Đã biết cách vận dụng định luật Ôm, đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song để tính cường độ dòng điện qua đoạn mạch( dụng cụ đo điện) có điện trở nhỏ khơng đáng kể; Vấn đề đặt làm để tính điện trở mạch cầu biết cường độ dòng điện qua đoạn mạch( dụng cụ đo điện) trên??? HĐ2 (20phút) Tìm hiểu, phân tích mạch điện định hướng giải Mục tiêu: Phân tích mạch điện định hướng giải Hoạt động thầy trò Nội dung ghi 17 Giáo viên nêu đầu tập -Học sinh ghi đầu tìm hiểu đầu bài, nêu rõ đại lượng cần tính? Bài tập:Cho mạch điện sơ đồ: Cho mạch điện sơ đồ R1 = Ω; R2 = Ω; RMN = Ω; UAB = V Tìm vị trí chạy C để ampe kế 1/3 R1 R2 D B A A C H/s: phân tích mạch điện thấy điện trở mắc với không rõ điện trở mắc với nối tiếp; song song Gv tổ chức cho h/s thảo luận định hướng giải lựa chọn cách giải: Cách giải Tìm vị trí chạy C tức xác định giá trị điện trở RMC, RCN … , lựa chọn hai yếu tố làm ẩn Cách giải Có thể tính giá trị RMC, RCN tính hiệu điện UMC, UCN, giá trị cường độ dịng điện qua * Giáo viên tổ chức cho học sinh thảo luận lớp dựa kiện đầu bài, dự đoán số phương trình lập theo cách giải khó khăn vận dụng kiến thức tốn học, để lựa chọn lấy phương án tìm kết tốn M N Việc tìm vị trí chạy C quy việc tìm điện trở RMC = x Hướng giải: Tính giá trị phần biến điện trở RMC thơng qua việc tính hiệu điện hai đầu R tức hiệu điện hai đầu MC tức tính hiệu điện hai đầu R1 HĐ3(15phút): Viết hệ thức hiệu điện tính U1, tính hiệu điện hai đầu R2 U1 Mục tiêu: Vận dụng kiến thức biết viết hệ thức hiệu điện điện trở mạch cầu, tính U1, U2 18 Bài giải -Gọi: *Gv yêu cầu h/s dựa + Hiệu điện đầu R : U 1 việc phân tích mạch điện đặt +Điện trở doạn mạch MC RMC, đoạn tên cho ẩn mạch CN RCN + Giả sử dịng điện qua (A) có chiều từ D → C -Viết hệ thức mối quan hệ - Xét nút D ta có: cường độ dòng điện I  I  I  I  I  I A A nút D tính theo ẩn U1, U giá trị điện trở R1, Hay : I A  U1  U  U1  U  U1 R1 R2 R1 R2 R2 U1 U  U1     2U1  U  U1 3 U  Vậy : U1    3(V )  U    4(V ) 3 Thay số : -Hãy tính hiệu điện U1, U2 HĐ3(15phút): Tính RMC, RCN Mục tiêu: Thiết lập hệ thức mối quan hệ UMC,UCN RMC(R3), RCN(R4) Giải tốn để tìm kết - Phân tích vẽ lại -Vì RA=0 mạch điện mắc sau : mạch điện (R1//RMC)nt(R2//RCN) →U3= UMC=3V, U4 =UCN= 4V -Thiết lập mối quan -Tại C có : I  I  I  U  U A CN MC R4 R3 hệ cường độ dòng điện qua RMC,RCN Am pe kế Thay số: Hay    x  15 x  54  6 x x -Giải tốn tính RMC (RMC = x ) Giải phương trình ta có : x1 = Ω x2 = - 18 Ω < (loại) Vậy RMC= Ω Khi chạy C giữa biến trở ampe kế (A) ; chiều dòng điện từ D → C ampe kế (A) ; chiều dòng điện từ D → C Bài vận dụng Bài làm lớp: Cho mạch điện hình vẽ 19 - Giáo viên cho học sinh làm lớp (23 phút) R1 R2 D N P A M C P Q Biết UMN= 7V không đổi, R1 =3Ω, R2 =6Ω, PQ dây dẫn dài 1,5m, tiết diện không đổi S=0,1mm2, điện trở suất 4.10-7Ωm Am pe kế dây nối có điện trở nhỏ khơng đáng kể Tính điện trở dây dẫn PQ? Dịch chạy C tới vị trí cho chiều dài PC=1/2CQ Tính số Am pe kế? Xác định vị trí chạy C để Am pe kế 1A Bài nhà số 1: Giáo viên giao Cho mạch điện hình vẽ tập nhà( Hai bài) R1 R2 D B A A C M N Biết R1 =20Ω, R2=30Ω, RNM biến trở có giá lớn 100Ω, UAB= 20V không đổi Am pe kế dây nối có điện trở nhỏ khơng đáng kể a, Khi RMC=40 Ω Tìm số chiều dịng điện qua Am pe kế b, Xác định vị trí chạy C để Am pe kế giá trị nhỏ nhất? Chỉ 0,1A? c Am pe kế giá trị khoảng chạy C biến trở di chuyển từ M đến N Bài nhà số Cho mạch điện hình vẽ 20 A V1 R1 B V2 Rb R2 A UAB = 30V, R1 = R2 = 5Ω R3 = 3Ω, Rb biến trở có điện trở tồn phần 20 Ω, điện trở Am pe kế vô nhỏ, điện trở Vơn kế vơ lớn Tìm vị trí chạy C biến trở để: -Am pe kế 1/8A? - Hai vôn kế giá trị? Chú ý -Vì lý thời gian nên không cho học sinh giải tập theo cách thứ lớp, mà giao nhà để em làm Tơi u cầu em ngồi việc tìm kết qủa tốn, em cịn phải so sánh hai cách giải để rút thuận lợi, khó khăn giải tập cách, đánh giá, lựa chọn phương án tối ưu - Sau dự kiến giải theo cách 1- Áp dụng sơ đồ mạch điện cho Vì RA=0 nên mạch điện có dạng: (R1//RMC)nt(R2//RCN) + Gọi điện trở RMC = x Và RCN = R – x = – x + Điện trở đoạn mạch: R1MC  RMC R1 3x  RMC  R1  x R2CN  RCN R2 (6  x)6  RCN  R2 12  x + Điện trở tương đương mạch: RAB  R1MC  R2CN  3x 6(6  x) 3x  54 x  108    x 12  x (3  x)(12  x) Hiệu điện hai đầu RADC; RCDB 7(3  x)(12  x) 3x 3.7(12  x) x  2 3x  54 x  108  x 3x  54 x  108 7(3  x)(12  x) (6  x)6 7.6(3  x)(6  x)   3x  54 x  108 12  x 3x  54 x  108 U ADC  I R1MC  U CDB  I R2 RN 21 Cường độ dịng điện mạch chính: I  U AB 7(3  x)(12  x)  RAB 3x  54 x  108 Cường độ dòng điện qua điện trở R1, R2 I1  U ADC 3.7(12  x) x 7(12  x) x   2 R1 (3x  54 x  108)3 x  54 x  108 I2  U CDB 7.6(3  x)(6  x) 7(3  x)(6  x)   2 R2 (3x  54 x  108)6 3x  54 x  108 Giả sử dòng điện qua (A) có chiều từ D → C có: I A  I1  I 7(12  x) x 7(3  x)(6  x)   3 x  54 x  108 x  54 x  108  3x  54 x  108   7(12  x) x  7(3  x)(6  x)    x  18 x  36  7(12  x) x  7(3  x)(6  x)  x  15 x  54  Giải phương trình bậc ta có: x1 = (Ω) x2 = -18 (Ω) < (loại Vậy chạy C giữa biến trở ampe kế (A) ; chiều dòng điện từ D → C - Rõ ràng việc việc lập biến đổi hệ thức phức tạp cách giải nhiều.( hệ thức chứa ẩn số bậc tử số mẫu số), vấn đề hạn chế việc tìm kết toán học sinh làm dạng Vậy ưu cách giải thật hiệu bật …………………………………………………………… 22 PHỤ LỤC III ĐỀ KIỂM TRA SAU TÁC ĐỘNG (Thời gian làm :70 phút) Bài : (5 điểm) Cho mạch điện sơ đồ: Biết R1 == 2Ω, R4 = 6Ω; R2 =R5 = 2Ω; R3 = 4Ω; UAB = 20V Tính cường độ dịng điện qua điện trở? R1 A R3 R5 D C R2 R4 B Bài :(5 điểm) Cho mạch điện sơ đồ: Biết R1 = 4Ω; R2 = 8Ω; UMN = 4,8V; AB biến trở có điện trở tồn phần 8Ω.; RA = Xác định vị trí chạy C để am pe kế 0,4A? A B C A A R2 R1 M N ………………………………………………………………………… 23 PHỤ LỤC IV ĐÁP ÁN – BIỂU ĐIỂM CỦA BÀI KIỂM TRA Bài 1(5 đ) * Giải theo phương pháp lựa chọn ẩn cường độ dòng điện - Vẽ lại sơ đồ mạch điện( có dạng tập ) - Thiết lập mối liên hệ cường độ dòng điện: I2 = I1 + I5 (1) I3 = I5 + I4 (2) I1  I  10 (3) 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 2I3  3I  10 (4) 0,5đ I1  2I3  I5 (5) 0,5đ - Giải hệ pt ẩn số kết quả: 2,0đ I1=4,8 (A); I2=5,2 (A); I3=2,2 (A); I4=1,8 (A); I5=0,4A * Giải theo phương pháp chọn hiệu điện U1 U3 làm ẩn - Vẽ lại mạch điện đánh dấu chiều dòng điện qua điện trở 0,5đ - Thiết lập phương trình mối liên hệ cường độ dịng điện I1,I5,I2 thơng qua hiệu điện U1 , U3, U: 1,0đ - Thiết lập phương trình mối liên hệ cường độ dòng điện I4,I5,I3 thông qua hiệu điện U1 , U3, U: 1,0đ - Giải hệ 2pt ẩn số có: U1= 9,6V, U3= 8,9V - Tính U2, U4, U5: U2= 10,4V, U4= 11,1V, U5= 0,7V 0,5đ - Tính cường độ dòng điện: 2,0đ I1=4,8 (A); I2=5,2 (A); I3=2,2(A); I4=1,8 (A); I5=0,4A Bài 2: (5 đ) * Giải theo phương pháp chọn ẩn trực tiếp điện trở biến trở làm ẩn - Gọi RAC= x, RCB= R-x 0,5đ - Vẽ lại mạch điện có : (R1// x) nt( R2 // R-x) 0,5đ - Tính điện trở đoạn mạch R1,x R2, R-x RAB 0,5đ - Tính cường độ dịng điện mạch I 0,5đ - Tính hiệu điện hai đầu đoạn mạch R1,x R2, R-x 0,5đ 24 - Tính cường độ dịng điện qua R1 R2 0,5đ - Thiết lập IA= I1-I2 - Biến đổi tính x1= 5,57 Ω ; x1= -9,57 Ω Vậy chạy C biến trở vị trí cho RAC= 5,57Ω am pe kế 0,4A , dịng điện có chiều từ lên * Giải theo phương pháp chọn hiệu điện U1 làm ẩn - Thiết lập mối liên hệ cường độ dịng điện IA,I1,I2 thơng qua hiệu điện U1 , U tính U1= 8/3V - Vẽ lại mạch điện có : (R1// x) nt( R2 // R-x) suy ra: U1,x= U1=8/3V U2,R-x= U2=6,4/3V - Thiết lập mối liên hệ cường độ dòng điện IA,Ix,IR-x thông qua hiệu điện U1,x , U2,R-x điện trở x R-x - Biến đổi tính x1= 5,57 Ω ; x1= -9,57 Ω * Vậy chạy C biến trở vị trí cho RAC= 5,57 Ω am pe kế 0,4A ,dịng điện có chiều từ lên ……………………………………… Ghi chú: Nếu học sinh giải theo cách khác cho điểm tối đa 0,5đ 1,0đ 0,5đ 1,5đ 1,đ 1,5đ 0,5d 0,5đ PHỤ LỤC V Bảng điểm kiểm tra hai lớp thực nghiệm đối chứng: Nhóm thực nghiệm TT Họ tên Trần Thu Phương Trần Anh Quân Quách Hữu Nhân NguyễnThùy Dương Lưu Quỳnh Hương Nguyễn Thành Long Lê Thị Hiền Phạm Bích Ngọc Lê Ánh Ngân 10 Nguyễn Thúy Hiền Điểm 7.5 6.0 9.5 7.0 10.0 8.0 9.0 9.0 8.0 8.0 TT 10 Nhóm đối chứng Họ tên Điểm Đặng Quang Trung 3.5 Trần Thùy Dương 6.5 Đặng Nhật Vy 4.5 Đỗ Phương Mai 6.5 Nguyễn Văn Hướng 2.5 Nguyễn Diệu Hoa 2.5 Đỗ Thu Hà 4.5 Nguyễn Xuân Lợi 2.0 Mai Phương Hoa 6.5 Nguyễn Hữu Quyền 5.0 25 PHỤ LỤC VI Nhận xét làm học sinh hai nhóm thực nghiệm đối chứng a Nhóm đối chứng: - Nhìn chung làm phương pháp chọn trực tiếp đại lượng mà yêu cầu tính làm ẩn, vận dụng kiến thức vật lý để thiết lập mối quan hệ đại lượng cho cần tính (Có ba em thiết lập ít) - Khi giải tập, biến đổi hệ thức gặp phải khó khăn: khơng đủ thời gian để giải hệ phương trình, ẩn số khơng biến đổi biểu thức tốn học có ẩn bậc hai tử số mẫu số b Nhóm thực nghiệm - Có kết cao, em có kết cho hai tập kiểm tra - Các em vận dụng kiến bồi dưỡng( Không lựa chọn trực tiếp đại lượng yêu cầu làm ẩn, mà lấy hiệu điện U làm ẩn), làm ngắn gọn, chặt chẽ, không nhiều thời gian biến đổi biểu thức tốn học để tìm kết Vậy thơng qua làm cuả học sinh hai lớp thấy ưu việc định hướng chọn ẩn số hiệu điện U giải số toán mạch cầu ………………………………………………………………… 26 PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SƯ PHẠM ỨNG DỤNG Tên đề tài: Nâng cao hiệu giải tập mạch cầu việc định hƣớng lựa chọn ẩn hiệu điện bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí Những người tham gia thực hiện: Đào Bích Vân; Đinh Ngọc Khắc Họ tên người đánh giá:……………………………………………… ……………………………………………4 Đơn vị công tác: Ngày họp: …………………………………6 Địa điểm họp: Ý kiến đánh giá: Tiêu chí đánh giá Tên đề tài - Thể rõ nội dung, đối tượng tác động Điểm tối đa Điểm đánh giá Nhận xét - Có ý nghĩa thực tiễn Hiện trạng - Nêu trạng - Xác định nguyên nhân gây trạng -Chọn nguyên nhân để tác động giải pháp thay -Mô tả rõ ràng giải pháp thay 10 - Giải pháp khả thi có hiệu - Một số nghiên cứu gần liên quan đến đề tài Vấn đề nghiên cứu, giả thuyết nghiên cứu - Trình bày rõ ràng vấn 27 đề nghiên cứu dạng câu hỏi - Xác định giả thuyết nghiên cứu Thiết kế - Lựa chọn thiết kế phù hợp, đảm bảo giá trị nghiên cứu Đo lƣờng - Xây đựng công cụ thang đo phù hợp để thu thập liệu - Dữ liệu thu đẩm bảo độ tin cậy độ giá trị Phân tích liệu bàn luận kết - Lựa chọn phép kiểm chứng thống kê phù hợp với thiết kế -Trả lời rõ vấn đề nghiên cứu Kết - Kết nghiên cứu giải vấn đề đặt đề tài đầy đủ, rõ ràng, có tính thuyết phục 30 28 - Những đóng góp đề tài nghiên cứu - Áp dụng kết quả: (Triển vọng áp dụng địa phương, nước…) Minh chứng cho hoạt động nghiên cứu đề tài - Kế hoạch học, kiểm tra, bảng điểm, thang đo, đữ liệu thô ( Đầy đủ, khoa học, mang tính thuyết phục) 10.Trình bày báo cáo - Văn viết( Cấu trúc khoa học, hợp lý, diễn đạt mạch lạc, hình thức đẹp) 35 - Báo cáo kết trước hội đồng (rõ ràng, mạch lạc, có tính thuyết phục) Tổng cộng 100 29 ... VI…………………………………………………………………… 26 BÁO CÁO Đề tài nghiên cứu khoa học sƣ phạm ứng dụng: Nâng cao hiệu giải tập mạch cầu việc định hƣớng lựa chọn ẩn hiệu điện bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí Nhóm nghiên cứu: Đào Bích Vân... thuyết nghiên cứu: Định hướng học sinh lựa chọn ẩn số hiệu điện hai đầu điện trở bồi dưỡng học sinh giỏi nâng cao hiệu giải tập mạch cầu cho học sinh khiếu vật lý PHƢƠNG PHÁP a- Khách thể nghiên cứu: ... định hướng học sinh lựa chọn ẩn số hiệu điện hai đầu điện trở giải toán mạch cầu nâng cao hiệu giải toán mạch cầu Giúp giáo viên làm công tác bồi dưỡng học sinh giỏi thuận lợi việc lựa chọn nội