Bồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lí 9

Căn cứ vào nhiệm vụ bồi dưỡng hàng năm của trường, nhằm phát hiện những học sinh có năng lực học tập bộ môn Vật lý bậc THCS để bồi dưỡng nâng cao năng lực nhận thức, hình thành cho các e

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

-o0o -ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

A - SƠ YẾU LÍ LỊCH

- Họ và tên: Nguyễn Văn Dũng

- Ngày sinh: 19/ 5/ 1958

- Chức vụ công tác: Hiệu trưởng Trường THCS Bình Minh

Huyện Thanh Oai, thành phố Hà Nội

- Trình độ chuyên môn: Cao đẳng sư phạm Vật lí

- Đại học quản lí giáo dục

- Bộ môn giảng dạy: Vật lí lớp 9

- Khen thưởng: Liên tục từ năm 1990 đến năm 1998 là giáo viên giỏi cấp huyện,

từ năm 1999 đến nay ( tháng 4 năm 2010) liên tục là chiến sĩ thi đua cấp huyên Đặc biệt năm học 2005 - 2006 đạt danh hiệu chiến sĩ thi đua cấp tỉnh

B NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

TÊN ĐỀ TÀI: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÍ 9

I ĐẶT VẤN ĐỀ

* Lý do chọn đề tài:

1 - Lý do khách quan:

Trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân của mỗi quốc gia Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay, thì đào tạo nhân lực và bồi dưỡng nhân tài có một vai trò cực kỳ quan trọng Quá trình để có được nhân tài không phải ngày một, ngày hai mà cả thời gian dài Hơn nữa nó không phải chỉ đơn thuần là sự lĩnh hội kiến thức hoặc giải được một bài tập nào đó Mà ở đây là cả một sự tư duy trong nhiều lĩnh vực Vì đã có những học sinh bài mới làm vài hôm nhưng khi đi thi vẫn không làm được Vậy từ sự nhìn nhận của người thầy trong dạy học ở trên lớp việc khai thác tiềm năng của trò đến xây dựng tư duy là cả một quá trình Không thể nói rằng để có một học sinh thi cấp quốc gia mà các lớp dưới học chưa giỏi, tư duy chưa cao Hơn nữa theo đặc thù bộ môn nhất là môn Vật lý Vật lý là cơ sở của nhiều ngành kỹ thuật quan trọng, sự phát triển của khoa học vật lý gắn bó chặt chẽ, tác động qua lại trực tiếp của khoa học, kỹ thuật Vật lý có giá trị to lớn trong đời sống và sản xuất, đặc biệt trong công nghiệp hoá, hiện đại hoá và công nghệ thông tin

Căn cứ vào nhiệm vụ bồi dưỡng hàng năm của trường, nhằm phát hiện những học sinh có năng lực học tập bộ môn Vật lý bậc THCS để bồi dưỡng nâng cao năng lực nhận thức, hình thành cho các em những kỹ năng cơ bản và nâng cao trong việc giải bài tập Vật lý Giúp các em tham dự các kỳ thi HSG cấp trường, cấp huyện, thành phố đạt kết quả đem lại thành tích cho bản thân, gia đình và thực hiện mục tiêu bồi dưỡng hàng năm đã đề ra Đặc biệt góp phần đào tạo những thế hệ có tri thức, có tư duy xây dựng đất nước

2- Lý do chủ quan;

Như chúng ta đã biết, trong tất cả các bộ môn thuộc khoa học tự nhiên: Toán, Lý, Hoá, Sinh thì môn Vật lý là bộ môn khó nhất với các em Có những đại lượng hoàn toàn không nhì thấy mà ta nhận biết nó chỉ là thông qua tác dụng của nó, ví dụ như lực, điện trường, từ trường Vật lý là bộ môn khoa học thực nghiệm đã được toán

học hoá ở mức độ cao Đòi hỏi các em phải có những kiến thức, kỹ năng toán học và

sự tư duy cao mới giải được các bài tập nâng cao, đáp ứng với cuộc sống hiện tại Việc học tập môn Vật lý nhằm mang lại cho học sinh những kiến thức về các sự vật, hiện tượng và những quá trình quan trọng nhất trong đời sống và sản xuất kỹ năng quan sát và quá trình Vật lý để tiếp thu các thông tin, dữ liệu cần thiết gây hưng thú học tập cho học sinh và các kỹ năng vận dụng trong cuộc sống hàng ngày, cộng đồng nhất là phát triển sau này trong xây dựng đất nước với khoa học hiện đại

Chương trình vật lý bậc THCS gồm bốn mảng kiến thức:

1/ Cơ học

2/ Nhiệt học

3/ Điện học

4/ Quang học

Trong chương trình lớp 9 gồm hai phần:

1/ Điện học

2/ Quang học

II MỤC ĐÍCH YÊU CẦU

Trong qua trình dạy nhiều đối tượng thì người thầy phải thông qua đó chọn được những học sinh có khả năng tiếp thu ở mức độ cao để thành lập đội tuyển và có kế hoạch ngay cả trong từng giờ lên lớp

Làm thế nào để xây dựng cho học sinh định hướng cách giải bài tập, đây là vần đề quan trọng nhât, bởi vì nếu định hướng sai thì việc làm bài không có kết quả Hay nói cách khác là phải xây dựng cho học sinh cách tư duy với việc phân tích đi lên và thông qua xử lý các hiện tượng có liên quan

III NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

1/ Phân tích thực trạng

Qua các năm dạy học từ khi được được giao nhiệm vụ dạy bộ môn vật lý theo đúng chuyên ngành đào tao và công tác bồi dưỡng hoc sinh giỏi từ1993 đến nay Tôi nhận thấy việc tư duy của học sinh có được hay không, ở mức độ cao hay thấp và nhanh hay chậm phần quan trọng là người thầy Đại đa số học sinh cứ ghi chép một cách

máy móc, thụ động, không động não suy nghĩ Nếu đối tượng để dự thi HSG các cấp thì chắc chắn không thể có hiệu quả Bởi vì các em cứ nghĩ tư duy là khó Thấy bài tập khó là bỏ qua mà không thấy rằng con đường đi đến kết quả, phải là sự vất vả, phải có sự nỗ lực của bản thân mình và có sự hướng dẫn của thầy

2/ Khảo sát thực tế:

- Năm học 2007- 2008: Ở lớp 9A có 10% học sinh đạt loại giỏi môn Vật lí

- Năm học 2008- 2009: Lớp 9A có 15% học sinh đạt loại giỏi môn Vật lí

- Năm học 2009 - 2010: Lớp 9A có 40 % học sinh đạt loại giỏi môn Vật lí

Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến kết quả đó Tuy nhiên tôi thấy các đề HSG không những yêu cầu học sinh phải nắm chắc và vân dụng những kiến thức đã học

mà còn từ những kiến thức đó đòi hỏi học sinh nhìn nhận từ các góc độ khác nhau, tư duy sáng tạo, vận dụng linh hoạt

Ví dụ: Một bể bơi hình chữ nhật có chiều dài 60m, chiều rộng 40m Vận động

viên A bơi theo chiều dài bể với vận tốc 0,5m/s Vận động viên B bơi theo chiều rộng

bể với vận tốc 1m/s Biết hai vận động viên xuất phát cùng một lúc Tính khoảng cách giữa hai vận động viên sau 4 phút

Rõ ràng ở đây ngoài bài toán mang tính chất chuyển động nhưng nếu các em không phân tích được đặc điểm về bản chất Vật lý và không nắm được định lý Pitago thì không thể giải được Đây là chưa kể ý thứ hai của bài tập Đó là tính khoảng cách lớn nhất giữa hai vận động viên sau thơi gian t nào đó

IV GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

1- Chọn đối tượng HSG:

Đây là một trong những yếu tố quan trọng trong việc đạt hiều quả bồi dưỡng cũng như thành tích của đội tuyển

Như chúng ta đã biết cùng một nội dung kiến thức nhưng có những học sinh tiếp thu được ngay, song có học sinh phải giảng đi, giảng lại nhiều lần vẫn không hiểu hoặc

có thì hôm sau kiểm tra lại quên Thế thì với các bài tập nâng cao để đáp ứng trong các kỳ thi HSG sẽ không có được Hơn nữa trong hệ thống bài tập rất đa dạng, chứ không phải dập khuân máy móc Đấy là chưa nói đến các hiện tượng vật lý phức tạp

có liên quan đến nhiều nội dung, nhiều đại lượng và sử dụng công cụ toán học khó Bản thân tôi trong quá trình dạy ở trên lớp phải nhanh chóng phát hiện ra những học sinh có khả năng tư duy, tiếp thu nhanh, và mang tính sáng tạo Để từ đó thành lập đội tuyển và xây dựng kế hoạch bồi dưỡng

2-Học sinh phải nắm vững kiến thức cơ bản:

Dù bài tập có khó thế nào đi chăng nữa, cũng xuất phát từ những kiến thức cơ bản, sau đó thêm dàn dữ kiện, thêm dần đại lượng và các mối kiên quan khác cũng như hiện tượng vật lý phức tạp lên Bởi vậy trong quá trình dạy tôi luôn chú trọng và khắc sâu kiến thức cơ bản Dạy bài định luật Ôm, tôi cho học sinh nắm chắc công thức:

I = U R Học sinh phải nắm được 3 đại lượng trong công thưc đó: Cường độ dòng điện, Hiệu điện thế và điện trở Đặc biệt các hệ thống đơn vị liên quan Nhiều học sinh coi rằng sử dụng đúng công thức và thay số đúng có nghĩa là mình làm đúng Nhưng không phải thế

Ví dụ:

Cường độ dòng điện qua bóng đèn là:

A k

V R

U

6

6









Rõ ràng kết quả hoàn toàn sai Bởi vì trong công thức của định luật Ôm thì hiệu điện thế tính bằng Vôn, điện trở tính bằng Ôm Kết quả trước khi tính các em phải đổi 6

kΩ = Ω ?

Từ công thức cơ bản của định luật Ôm học sinh còn phải suy ra các công thứ liên qua tuỳ thuộc vao yêu cầu bài toán :

U= I.R hoặc R  U I

Hoặc trong bài định luật Ôm cho các đoạn mạch có các điện trở mắc nối tiếp và mắc song song Học sinh phải hiểu được thế nào là thể hiện các cách mắc đó Nếu không hiểu thì không thể tính toán các đại lượng Sau khi nắm vững các cách mắc đó mới cho học sinh đi tính các đại lượng theo yêu cầu:

- Tính điện trở toàn mạch: R= R1 + R2 + ….+ Rn hoặc điện trở tương đương:

Microsoft Equation

1

1 1 1

2 1







- Tính Cường độ dòng điện: I1=I2 = =In( với mặch mắc nối tiếp) hoặc

I = I1 + I2 + + In ( với mặch mắc song song)

- Tính hiệu điện thế: U =U1+ U2 + +Un ( với mặch mắc nối tiếp)

hoặc U= U1 = U2 = =Un( với mặch mắc song song) Thường học sinh hay mắc phải sai lầm: Các đại lượng của mỗi điện trở lẫn lội nhau

Ví dụ: U2 = I1.R2 hoặc

3

6 3

R

U

I  Do vậy trong quá trình dạy tôi luôn khắc sâu những điểm mà học sinh hay mắc phải sai lầm này

+ Dạy bài công suất: Học sinh phải nắm vững định nghĩa và công thức:

P = A t , P = U.I với P là công suất ( tính bằng oat w), A là công của dòng điện( tính bằng jun j), t là thời gian (tính bằng giây s) , U là hiệu điện thê( tính bằn vôn v) Còn

I là cường dộ dòng điện ( tính bằng am pe A)

Dạy bài định luật Jun- Len Xơ học sinh cần phải thuộc định luật và biểu thức: Q=

I2 .R.t và từ đây có rất nhiều công thức suy diễn như:

t P t R

U

.

2





3- Phải nắm chắc hướng phân tích bài tập đặc biệt hướng phân tích đi lên.

Đây là vấn đề then chốt để giải bài tập cũng như tạo tư duy cho học sinh Thông thường dựa vào bài tập dễ với yêu cầu đơn giản để tạo hưng phấn cho học sinh làm bài học sinh cũng cho rằng chưa phân biệt thế nào là bài tập, đâu là bài tập dễ Người thầy phải chỉ ra được được, bài toán khó là bài tập mang nhiều phép tính trung gian, nhiều đại lượng, hiện tượng vật lý phức tạp và có sử dụng toán học khó

Qua nhiều năm bồi dưỡng học sinh giỏi, tôi thấy việc xây dựng tư duy cho học sinh cực kỳ quan trọng và người thầy phải biết cách khai thác triệt để, cùng đồng nghĩa biết làm như thế nào có hiệu quả nhất

Ví dụ từ bài toán: Cho điện trở một dây dẫn là 6Ω, hiệu điện thế U=12v Hãy tính cường độ dòng điện qua dây

Sau khi cho học sinh phân tích các dữ kiện, mối quan hệ và yêu cầu bài tập Học sinh

dễ dàng vận dụng công thức của định luật ôm để giải quyết bài tâp:

Cường độ dòng điện qua dây là:

A R

U

6

12







Nhưng sau đó tôi nâng cao hơn: Một dây dẫn có chiều dài 500m , tiết diện 4mm2, có điện trở suất là 1,7x10-8 Ωm Biết rằng giữa hai đầu dây có một hiệu điện thế 12v Hãy tính cường độ qua dây

Như vậy so với bài tập trước, sư xuất hiện phép tính trung gian, bắt buộc học sinh phải suy nghĩ Tôi đặt ra các câu hỏi:

* Bài toán yêu cầu tính đại lượng nào?( Học sinh sẽ trả lời tính cuờng độ dòng điện.)

* Với công thức: I = U R liệu có thể tìm được kết quả được không? Rõ ràng học sinh không thể tìm đuợc, vì trong đó giá trị điện trở R của dây chưa biết Từ đây sự suy nghĩ của học sinh bắt đầu, phải làm thế nào tim được R Tìm được R có nghĩa là bài toán được giải quyết

Hướng phân tích của bài tập này được thể hiện bằng sơ đồ sau:

I = U R

R = 

s l

Việc tư duy của học sinh tiếp tục được phát triển với nội dung cơ bản ở bài toán trên nhưng khó hơn

Cho một dây dẫn bằng đồng dài 500m, đường kính dây là 4mm Hai đầu dây có hiệu điện thế 6v Tính cường độ dòng điện qua dây biết

 = 1,7x10-8 Ωm

Hướng phân tích sẽ là:

I = U R

R = 

s l

S =  r2

r = d2 Khi phép tính cuối cùng tính được thì bài toán xem như đã xong

- Tính bán kính

- Tính tiết diện dây

- Tính điện trở

- Tính cường độ dòng điện ( theo yêu cầu bài toán)

Từ những bài toán như thế tôi cho học sinh tính các đại lượng tiếp theo như: công suất, nhiệt lượng toả ra, công, khối lượng đồng làm dây

4- Chọn bài tập về loại biên trở:

Hướng dẫn học sinh giải bài tập về mạch điện có biến trở là phần không đơn giản Song với mục tiêu giúp các em vơi đi khó khăn khi tiếp xúc với dạng bài tập về mạch điện khó ở lớp 9 Nhất là khi được học trong đội tuyển học sinh giỏi ở các cấp trường, huyện, tỉnh và khi các em bước vào chương trình THPT với bộ môn Vật lí vô cùng phong phú về mạch điện Trong đó phải kể đến những mạch đối xứng, mạch tuần hoàn, mạch cầu không hề đơn giản với người dạy và người học Song không phải vì vậy mà tôi lùi bước, với tấm lòng yêu nghề và khát vọng đem kiến thức của mình truyền lại cho các em, giúp các em thấy hứng thú và yêu thích chuyên đề " Mạch điện có biến trở"

Chuyên đề " Mạch điện có biến trở" bao gồm hai chuyên đề nhỏ:

- Chuyên đề 1: " Biến trở được mắc nối tiếp với phụ tải"

Với phương pháp giải là: lập phương trình bậc nhất - hệ phương trình bậc nhất và phương trình bậc hai

- Chuyên đề 2: " Biến trở được dùng như một điện trở biến đổi" ở đây biến trở được mắc vừa nối tiếp vừa song song trong mạch điện

Trong thực tế đời sống " Mạch điện có biến trở" được sử dụng khá rộng rãi ở một số lĩnh vực: Thay đổi độ sáng của đèn; thay đổi vận tốc của quạt; thay đổi công suất của máy; thay đổi công suất của loa

CHUYÊN ĐỀ 1:

BIẾN TRỞ ĐƯỢC MẮC NỐI TIẾP VỚI PHỤ TẢI

VD 1: ( Bài 2 SGK Vật lí 9 trang 32)

Một bóng đèn khi sáng bình thường có điện trở là R1 = 7,5Ω và cường độ dòng điện chạy qua khi đó I = 0,6A Bóng đèn được mắc nối tiếp với biến trở và chúng được mắc vào hiệu điện thế U = 12 V Phải điều chỉnh con chạy C để RAC có giá trị R2 = ?

để đèn sáng bình thường?

Hướng dẫn

Khi đèn sáng bình thường

=>Iđ = 0,6A => Itm = 0,6A (vì mạch

nối tiếp) => Rtđ =

1

AC R

R 

U

= 0,6(A)

Từ đ ó HS t ìm ra RAC+ R1 và rút ra

RAC khi thay R1 = 7,5 Ω

Bài giải

Theo đầu bài: R1 = R đ = 7,5 Ω &

Iđm = 0,6A Để đèn sáng bình thường <=> I đ = 0,6A vì Đ nt v ới

RAC => Iđm = 0,6A áp dụng đ/1 Ω cho mạch nt ta có

Đ

U

RAC + Rđ =   20 

6 , 0

12 I

U

Vậy phải điều chỉnh con chạy C sao cho RAC = 12,5 Ω thì khi đó đèn sáng bình thường

VD2: Cho mạch điện (hình vẽ bên)

Có UAB = 12 V, khi dịch chuyển con chạy C thì số chỉ của ampe kế thay đổi từ 0,24A đến 0,4 A Hãy tính giá trị R1 và giá trị lớn nhất của biến trở?

Hướng dẫn

Khi C dịch chuyển => số đo của

ampe kế thay đổi từ 0,24 A đến 0,4 A

nghĩa là gì?

+ Khi C trùng A => RAC = 0 =>RMN =

R1 (nhỏ nhất) => I = 0,4A là giá trị

lớn nhất Lúc đó Rtđ = R1 Biết U &I

ta tính được R1 Ngược lại

+ Khi C trùng với B I = 0,24A là giá

trị nhỏ nhất => Rtđ = R1 + R0 Vậy

biết U, R1 & I ta sẽ tính được R0 là

điện trở lớn nhất của biến trở

Bài giải

1 Tính R1: Khicon chạy C trùng với

A => Rtđ = R1( vì RAC = 0) và Ampe

kế khi đó chỉ 0,4A Mà UMN = 12V=>

24 , 0

12

I   

MN

U

Vậy R1 = 30Ω

2 Tính điện trở lớn nhất của biến trở:

Khi C trùng với B => Rtđ = R1 + R0 có giá trị lớn nhất => I đạt giá trị nhỏ nhất => I = 0,24A Ta có:

24 , 0

12

I   

MN

U

mà R1 = 30Ω => R0 = 50 - 30 = 20Ω

Vậy giá trị lớn nhất của biến trở là 20Ω

VD3: Cho mạch điện như hình vẽ:

M

N C

Đèn loại 6V - 3W, UMN = 12V không đổi.

1 Khi điện trở của biến trở Rx = 20Ω Hãy tính công suất tiêu thụ của đèn và cho biết độ sáng của đèn thế nào?

2 Muốn đèn sáng bình thường phải điều chỉnh con chạy cho Rx = ?

Bài giải:

1 Khi Rx = 20Ω => Rtđ = Rđ + Rx = Rđ + 20 ( vì mạch nối tiếp) Mà

) ( 10 6 ,

3

6

Rð    

dm

dm

P

U

=> Rtđ = 10 + 20 = 30 (Ω)

30

12

U

I

td

MN









=> Pđ = I2 Rđ = 0,42 10 = 1,6 (W) Ta thấy Pđ < Pđm vậy đèn tốt hơn bình thường

2 Để đèn sáng bình thường <=> 0 , 6 ( )

6

6 , 3

dm

dm dm

P

U

vì mạch nối tiếp => Iđ là Itm

nên Itm = 0,6 A => R'tđ = Rđ + R'x = 20 ( )

6 , 0

12 I'   

MN

U

=> R'x = 20 - Rd = 20 - 10 = 10(Ω)

Vậy phải điều chỉnh con chạy C sao cho R'x = 10(Ω) thì đèn sáng bình thường

* Trên đây là một số ví dụ tiêu biểu cho dạng mạch điện có biến trở mắc nối tiếp với phụ tải Song để thành thạo loại bài tập này, tôi đã rút ra cho HS một vài kinh nghiệm sau:

1 R tđ = R tải + R x trong đó R x là phần điện trở tham gia của biến trở.

2 I Rx la cường độ dòng điện trong mạch chính và U Rx = U tm - U tải

3 Khi C trùng với điểm đầu lúc đó R x = 0 & R tđ = R tải ( là giá trị nhỏ nhất của điện trở toàn mạch) và khi đó I đạt giá trị lớn nhất ( vì U MN không đổi).

4 Ngược lại khi C trùng với điểm cuối lúc đó R tđ = R tải + R x ( là giá trị nhỏ nhất của R tđ ) và khi đó I đạt giá trị nhỏ nhất ( vì U MN không đổi).