Vận dụng ĐL Ôm

TÊN ĐỀ TÀI:“HƯỚNG DẪN HỌC SINH VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT ƠM VÀO GIẢI CÁC BÀI TẬP VẬT LÝ 9 ” Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ Ở chương trình vật lý lớp 7 các em đã được học những kiến thức ban dầu về phần đ

TÊN ĐỀ TÀI:

“HƯỚNG DẪN HỌC SINH VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT ƠM VÀO GIẢI CÁC

BÀI TẬP VẬT LÝ 9 ”

Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

Ở chương trình vật lý lớp 7 các em đã được học những kiến thức ban dầu về phần điện học, song đĩ chỉ là các kiến thức cịn quá sơ sài Chưa đi sâu vào các bài tập tính tốn một các cụ thể mà chỉ ở mức độ nhận biết Trong chương trình vật

lý 9 các em được học 2 tiết/tuần nhằm mục đích trang bị cho học sinh hệ thống lại liến thức Vật lý cơ bản về phần điện học, nâng cao chất lượng dạy học theo nấc bậc thang, cho các em tiếp thu chương trình vật lý THPT để sau này tham gia các hoạt động giáo dục xã hội Để đạt được mục đích trên, hệ thống kiến thức giữ vị trí quan trọng trong việc dạy và học ở trường THCS, thông qua việc giải bài tập học sinh được củng cố, hoàn thiện kiến thức Vật lý đồng thời rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức đó vào thực tế

Thực tế ở các trường THCS mỗi học kỳ học sinh chỉ học phụ khĩa từ một đến hai buổi nên khơng thể cĩ thờ gian và lượng kiến thức phục vụ cho việc giải các bài tập nâng cao Mặt khác với xu thế hiện nay học sinh chỉ chú trọng vào học ba mơn Văn – Tốn – Anh để thi vào cấp 3 cịn chưa chú trọng đến mơn Lý để thi vào các trường chuyên lớp chọn Vì thế khi học sinh chưa có thói quen tìm tòi, khai thác, mở rộng các bài tốn đa? học giúp các em cĩ cơ sở khoa học khi phân tích, phán đốn, tìm lời giải các bài tốn khác một cách năng động hơn, sáng tạo hơn

Từ chỗ giải được bài tốn nhanh, gọn và chính xác các em vươn tới bài tập giải quyết mối liên hệ giữa các hiện tương vật lý khác nhau Nếu làm tốt điều này người thầy đã giúp các em học sinh tự tin hơn vào khả năng của mình và thêm phần hứng thú học tập

Là một giáo viên Tốn – Lý trực tiếp đứng lớp giảng dạy bộ mơn vật lý THCS nên tơi luơn suy nghĩ là phải làm thế nào để cĩ kết quả cao trong giờ giảng

dạy nĩi chung và phụ đạo học sinh yếu kém, bồi dưởng học sinh khá giỏi nĩi riêng bởi vậy tơi luơn tự mình tìm kiếm tài liệu cũng như học hỏi đồng nghiệp để đúc rút

ra kinh nghiệm cho bản thân Đồng thời để tiến hành giảng dạy cũng như trong bồi dưởng học sinh năng khiếu và phụ đạo học sinh yếu kém Các bài tốn phải được sắp xếp thành từng phần, từng dạng, từng loại cơ bản từ dễ đến khĩ, từ một dạng đến mối liên hệ giữa các dạng sao cho phù hợp với từng đối tượng học sinh với mổi loại tơi luơn cố gắng tìm tịi phương pháp giải tối ưu nhất cho phu hợp với khả năng của học sinh

Vì thế nếu giáo án được chuẩn bị kỹ lưởng, chu đáo cĩ khoa học trước khi lên lớp thì nhất định cách dạy của thầy giáo sẽ chủ động, tự tin, linh hoạt và đạt chất lượng cao hơn Nêú thầy, cơ cĩ tài giỏi và phương tiện dạy học cĩ hiện đại đến đâu đi chăng nữa nhưng nếu khơng soạn giáo án hoặc soạn giáo án qua loa, hời hợt thì nhất địmh tiết dạy ấy, bài học ấy sẽ khơng tránh khỏi những lúng túng , sơ suất và chẳng cĩ gì mới mẻ, sâu sắc hơn so với lần dạy trước vì kiến thức, nội dung do khơng được cập nhật, phương pháp mới chưa được phát huy và rút ra kinh nghiệm ở các tiết trước đĩ

Vì vậy trong tiết học giáo viên phải thực hiện nghiêm túc việc soạn giáo án theo quy định các bước lên lớp, chuẩn bị các bài tập phù hợp với từng đối tượng học sinh, các câu hỏi gợi mở để học sinh năm vững và vận dụng kiến thức một cách chủ động

Trong quá trình dạy học tơi nhận thấy cịn bở ngở khi giải các bài tập liên quan đến các nội dung kién thức sau:

+ Đoạn mạch gồm ba điện trở mắc nối tiếp hoặc song song

+ Đoạn mạch tổng hợp

+Mạch cĩ sự tham gia của các dụng cụ đo điện như vơn kế, ampekế

Phần 2 NỘI DUNG

I Đối tượng nghiên cứu:

-Đối tượng là học sinh lớp 9A, 9B, Trường THCS Diễn Hồng – Diễn Châu – Nghệ An

II Cơ sở nghiên cứu:

Các loại tài liệu

-Sách giáo khoa Vật Lý lớp 9 -Sách giáo viên vật lý 9

-Sách bài tập Vật Lý lớp 9 và sách bài tập nâng cao

- Sách 500 bài tập Vật Lý THCS

-Sách tài liệu bồi dưỡng thường xuyên ; …

III.Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu lý luận

- Điều tra sư phạm

- Thực nghiệm sư phạm

-Dự giờ đồng nghiệp

IV.Các b ước ti ến hành

1 Đầu năm học, cho học sinh kiểm tra chất lượng đầu năm để phân loại

học sinh giỏi , khá, trung bình, yếu kém từ đĩå có cơ sở luyện tập và bồi dưỡng các em

2 Trong giờ truyền đạt kiến thức mới, giờ thực hành, giờ ôn tập, giờ luyện

tập giáo viên phải định kiến thức trọng tâm học sinh cần nắm vững trong bài này, xác định phương pháp truyền thụ cho học sinh hiểu, hệ thống câu hỏi gợi mở phát huy được tư duy tích cực cả ba đối tượng giỏi, kha,ù trung bình, yếu

3 Trước khi vào tiết học mới giáo viên dành từ 5 – 6 phút để kiểm tra bài

cũ dưới dạng kiểm tra miệng và đặt vấn đề vào bài mới phù với nội dung bài để

từ đĩ gây cảm giác hừng thú nhận thức của học sinh, tạo động cơ cho học sinh hăng say vào tiết học

4 -Giờ bài tập giáo viên chọn lại 1 số bài tập trọng tâm theo từng dạng bài

từ đơn giản đến phức tạp chọn như thế nào cho phú hợp 45 phút trong giờ luyện tập

-Để giải bài toán Vật lý tuỳ theo dạng bài tập để có nhiều phương pháp giải khác nhau từ đó tìm ra cách tối ưu nhất

-Để giờ luyện tập thực sự giúp học sinh đào sâu kiến thức vận dụng kiến thức phát triển tư duy đạt kết quả cao giáo viên nên sử dụng các câu hỏi đáp phù hợp 3 đối tượng học sinh để huy động học sinh nào cũng phải làm việc tìm kết quả đúng Nên tránh tình trạng giáo viên tự giải bài tập cho học sinh chép hoặc chỉ môt hoặc vài học sinh làm bài tập còn cả lớp thụ động quan sát kết quả

Sau đây tơi xin đưa ra một số ví dụ khai thác kết quả một số bài tập ở sách bài tập vật lý 9 và một số bài tập nâng cao cùng với lời bình khi giải bài tập này Đây cũng là bước tổng kết kinh nghiệm của bản thân trong những năm qua Tất nhiên với bản thân trình độ, năng lực còn có hạn cho nên không thể tránh khỏi sự thiếu sót trong suy nghĩ , vụng về trong cách viết Rất mong được sự gĩp ý của quý thầy cơ để bản thân ngày một hồn thiện và cơng tác giáo dục của chúng ta ngày một tốt hơn

V Ki ến thức sử dụng

a) Định luật Ơm : Biểu thức: I U

R

= Với U:Hiệu điện thế, (V)

R: Điện trở dây dẫn (Ω)

I : Cường độ dịng điện (A)

Công th ức tính điện trở : Biểu thức : R l

s

ρ

= Với

R: điện trở dây dẫn (Ω)

ρ:Điện trở suất, (Ωm)

l: Chiều dài dây dẫn(m)

s : Tiết diện dây dẫn, (m2)

c)

Đoạn mạch nối tiếp :

+Cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm

I = I1 = I2= … = In

+ Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng hiệu điện thế trên mỗi điện trở

U = U1 + U2 + … +Un

=> Nếu đoạn mạch có hai điện trở mắc nối tiếp thì: 1 1

U = R

+ Điện trở tương đương R = R1 + R2

Nếu có “ n ” điện trở nối tiếp thì: R = R1 + R2 +…+ Rn

d)Đoạn mạch song song :

+ Cường độ dòng điện trong mạch chính bằng tổng các cường độ dòng điện qua mạch rẽ I = I1 + I2 + …+ In

+ Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng hiệu điện thế hai đầu mỗi mạch rẽ

U = U1 = U2 = … = Un

=> nếu đoạn mạch có hai điện trở mắc song song thì 1 2

I = R

+ Điện trở tương đương

td

R = R + R

Nếu có “ n ”điện trở song song thì:

R = R +R + + R

VI Bài tập vận dụng

Dạng 1: Bài tập cho đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp

Bài 1: Cho đoạn mạch gồm hai điện trở R1 = 10Ω; R2 = 5Ω được mắc nối tiếp với nhau Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là U = 45V ( hình vẽ)

U

R 2

R 1

a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch

b) Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở

c) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở

Giải

a) Vì R nt R1 2 nên R tñ = +R1 R2 = 10 + 5 = 15Ω

b) Vì R nt R1 2 nên I = I1 = I2= 45 3

15

td

U

A

Ta có hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở là:

c) U1 =I R 1 = 3.10 30 = V ; U2 =I R. 2 = 3.5 15 = V;

Bài 2:

Một đoạn mạch gồm ba điện trở R1 = 3Ω; R2 = 5Ω; R3 = 7Ω

được mắc nối tiếp với nhau ( Hình vẽ)

Hiệu điện thế giữa hai

đầu đoạn mạch là U = 6V

1/ Tính điện trở tương đương của đoạn mạch

2/ Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở

Hướng dẫn

1/ Ta có R nt R nt R1 2 3 nên

Điện trở tương đương của mạch:

3 2 1

R = + + = 3 + 5 + 7 = 15Ω

2/ Cường độ dòng điện trong mạch chính

A 4 , 0 15

6 R

U

I

=

Mà mạch gồm 3 điện trở mắc nối tiếp nên I = I1 = I2 = I3

U

Ta cĩ hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở là:

V 2 , 1 3 4 , 0 R

.I

U1 = 1 = = ; U2 = I R2 = 0 , 4 5 = 2 V; U3 = I R3 = 0 , 4 7 = 2 , 8 V

Bài tốn tổng quát:

Cho đoạn mạch gồm R1, R2, R3 , Rn mắc nối tiếp Hiệu điện thế hai dầu đoạn mạch là U (V)

a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch

b) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở

Phương pháp giải:

Ta cĩ R nt R nt R1 2 3 nt nt R n nên

a) Điện trở tương đương của mạch là Rtđ = = +R1 R2 +R3 + + R n (Ω)

b) Cường độ dịng điện qua mạch chính là ( )

tđ

U

R

=

Mạch gồm R nt R nt R1 2 3 nt nt R n nên I = I1 = I2 = I3= = In

Hiệu điện thế qua hai đầu mỗi điện trở là

1 ( ) 1

U =I R V ; U2 =I R V ( )2 ; ; U n =I R V ( )n

Dạng 2: Bài tập cho đoạn mạch gồm các điện trở mắc song song

Bài 1: Cho hai điện như hình vẽ

R1

A1

R 2

A

K A B

Biết R1 = 10Ω, ampe kế A1 chỉ 1,2A, ampekế A chỉ 1,8A

Tính: a) Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch

b)Điện trở R2

c) Điện trở tương đương của mạch

Giải

a) HĐT của đoạn mạch AB là UAB =U1= I1.R1 = 1,2.10 = 12(V)

b) Điện trở R2

Vì R1// R2 nên I = I1 + I2 do đĩ I2 =I - I1 =1,8 – 1,2 = 0,6 (A)

Ω

=

=

6

,

0

12

2

2 I

U

R

c) Điện trở tương đương của mạch là

Rtđ = U

I = 12

1,8 = 6,7 Ω

Cách 2: Vì R1// R2 nên

td

R = R +R ⇒ Rtđ = 1 2

6,7

10 20

R R

Bài 2:

Cho ba điện trở R1 = 6Ω; R2 = 12Ω; R3 = 16Ω

được mắc song song với nhau vào

hiệu điện thế U = 2,4V

1/ Tính điện trở tương đương của đoạn mạch

2/ Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và

qua từng điện trở

Giải

1/ Ta có R1 //R2 // R3 nên

Điện trở tương đương của mạch là

48

15 16

1 12

1 6

1 R

1 R

1 R

1

R

1

3 2 1

15

48

Rtñ

2/ Cường độ dòng điện qua mạch chính: 0 , 75 A

2 , 3

4 ,

2 R

U I

=

Vì mạch gồm 3 điện trở mắc song nên U= U1 = U2 = U3 ⇒ cường độ dòng điện

qua từng điện trở là:

A 4 , 0 6

4 ,

2 R

U

I

1

12

4 ,

2 R

U I

2

16

4 ,

2 R

U I

3

Lời bình:

Ở bài toán này ta có R1 // R2 // R3 nên khi tính Rtđ học sinh thường mắc sai lầm như sau

tñ

R = R + R + R ⇒Rtđ = 1 2 3

R R R

R +R +R

Mà kết quả đúng phải là Rtđ = 1 2 3

1 2 1 3 2 3

.

R R R

R R +R R +R R

Bài toán tổng quát

Cho đoạn mạch gồm R1, R2, R3 , Rn mắc song song Hiệu điện thế hai dầu đoạn mạch là U (V)

R1 R

2

R

3

U

a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch

b) Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở

Phương pháp giải:

Vì R1, R2, R3 , Rn mắc song song nên

a) Điện trở tương đượng của mạch là

R = R +R + + R

b) Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng hiệu điện thế hai đầu mỗi

mạch rẽ , ta có U = U1 = U2 = … = Un

Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở là

I1 =

1

( )

U

A

R ; I2 =

2

( )

U A

R ; , In = ( )

n

U A R

Dạng 3 Áp dụng định luật ôm cho mạch hỗn hợp

Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ:

Với: R1 = 30Ω; R2 = 15Ω; R3 = 10Ω và UAB = 24V

1/ Tính điện trở tương đương của mạch

2/ Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở

3/ Tính công của dòng điện sinh ra trong đoạn

mạch trong thời gian 5 phút

Giải

1) Ta có R nt R1 ( 2 //R3 ) nên

Điện trở tương đương của R2 và R3: = Ω

+

= +

10 15

10

15 R

R

R R R

3 2

3 2 3

, 2

Điện trở tương đương của mạch: Rtñ = R1+ R2,3 = 30 + 6 = 36Ω

2) Cường độ dòng điện qua mạch chính: 0 , 67 A

36

24 R

U I

tñ

=

A 67 , 0 I

I

I = 1 = 2,3 = Ta có: U2,3 = I2,3 R2,3 = 0 , 67 6 = 4 V

Vì R2 // R3 nên U2 = U3 = U2,3 Ta có:

R

1

R

2

R3

A 27 , 0 15

4 R

U

I

2

3

,

2

10

4 R

U I

3

3 , 2

3) đổi 5 ph = 300s

Công dòng điện là: A = UAB.I.t = 24 0,67 300 = 4 824J

Lời bình:

Mạch gồm R nt R1 ( 2 //R3 ) nên khi tính

cường độ dòng điệnh qua mỗi điện trở

học sinh thường mắc sai lầm là

I = I1 = I2 = I3 mà kết quả đúng phải là I = I1 = I2 + I3

Hoặc học sinh có thể mắc sai lầm là U = U2 = U3

Vì thế khi giải dẫn đến kết quả sai

Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ:

Với R1 = 6Ω; R2 = 2Ω; R3 = 4Ω

cường độ dòng điện qua mạch chính

là I = 2A

1/ Tính điện trở tương đương của mạch

2/ Tính hiệu điện thế của mạch

3/ Tính cường độ dòng điện và công suất tỏa nhiệt trên từng điện trở

Giải

1/ Ta có Ta R1 // (R nt R2 3 ) nên

Điện trở tương đương của R2 và R3 là: R2,3 = R2 + R3 = 2 + 4 = 6 Ω

+

= +

6 6

6

6 R

R

R R R

3 , 2 1

3 , 2 1 tñ

2/ Hiệu điện thế của mạch: UAB = I Rtñ = 2 3 = 6 V

Ta có: U AB = U 1 = U 2 , 3 = 6V Nên ta có:

A 1 6

6

R

U

I

1

1

6

6 R

U I

I

I

3 , 2

3 , 2 3 , 2 3

Công suất tỏa nhiệt trên từng điện trở:

R

1

R2 R3

P1 = I12 R1 = 12 6 = 6 W; P2 = I22 R2 = 12 2 = 2 W; P3 = I23 R3 = 12 4 = 4 W

Bài 3: Cho mạch điện như hỡnh vẽ:

Ampe kế cú điện trở khụng đỏng kể, vụn kế cú

điện trở rất lớn

Biết R1 = 4Ω; R2 = 20Ω; R3 = 15Ω Ampe kế chỉ 2A

a/ Tớnh điện trở tương đương của mạch

b/ Tớnh hiệu điện thế giữa hai điểm MN và số chỉ

của vụn kế

c/ Tớnh cụng suất tỏa nhiệt trờn từng điện trở

d/ Tớnh nhiệt lượng tỏa ra trờn toàn mạch trong thời

gian 3 phỳt ra đơn vị Jun và calo

Hướng dẫn

a/ Ta cú R nt R1 ( 2 // R3 ) nờn

+

= +

15 20

15

20 R

R

R R R

3 2

3 2 3

, 2

Điện trở tương đương của cả mạch : R = R1+ R2,3 = 4 + 8 , 57 = 12 , 57 Ω

b/ Hiệu điện thế giữa hai điểm MN là UMN = I R = 2 12 , 57 = 25 , 14 V

Số chỉ của vụn kế là U2,3 = I R2,3 = 2 8 , 57 = 17 , 14 V

c/ Hiệu điện thế hai đầu R1: U1 = UMN – U2,3 = 25,14 – 17,14 = 8V

Cụng suất tỏa nhiệt trờn từng điện trở

4

8

R

1

2

20

14 ,

17 R

2

2 3 ,

P3 = 19 , 58 W

15

14 ,

17 R

3

2

3

,

d) đổi 3ph = 180s

Nhiệt lượng tỏa ra trờn toàn mạch

J 4 , 9050 180

57 , 12 2 t.

R

.

I

Lời bỡnh

R1

R2

R3

A

V

– +

Vì đoạn mạch gồm R nt R1 ( 2 // R3 ), vôn kế (V) mắc song song với R2 và R3; Ampe kế đo cường độ dòng điện qua mạch chính Nên học sinh không nhận ra được số chỉ vôn kế chính là số chỉ U2 và U3 ( hiệu điện thế hai đầu điện trở R2 và

R3; U2 = U3 ) và số chỉ Ampekế chính là cường độc dòng điện qua R1

Bài toán tổng quát

Cho mạch điện như hình vẽ , biết hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là U(V)

U

C B

A

R 1

R m

R 2

Rn

R 2

R 1

a) Tính điện trở tương đương của mạch

b) Tính cường độ dòng điện qua mạch chính

Dạng 4: Một số bài toán nâng cao

Bài 4 :Cho mạch điện như hình vẽ:

R1= 40Ω, R2=70Ω; R3= 60Ω

Cường độ dòng điện qua mạch

chính là 0,3A

Hiệu điện thế giữa hai đầu

đoạn mạch là U = 22V

1) Tính chường độ dòng điện qua mạch rẽ ABD; ACD

2) Nếu điện trở Rx làm bằng dây hợp kim dài 2 m, đường kính 0,2mm Tính điện trở suất của dây hợp kim ?

3) Mắc vôn kế vào hai điểm B và C; cực dương (+) của vôn kế phải mắc vào điểm nào? vôn kế chỉ bao nhiêu?

( biết Rv= ∞ bỏ qua dòng điện chạy qua nó)

Giải:

1) Mạch điện được mắc như sau: ( R1 nt R2)// ( R3 nt Rx)

Điện trở của mạch ABDlà: RABD=R1+R2= 40 +70 =110Ω

A

C

D

R2

-Cường độ dịng điện qua mạch rẽ ADB là: IABD = A

R

U ABD

2 , 0 110

=

Cường độ dịng điện qua mạch rẽ ACD lµ: IACD = I – IABD= 0,3- 0,2 = 0,1A

2) Điện trở của mạch ACD là: R3x = U/IACD = 22 / 0,1 = 220 Ω

R3x = 220Ω = R3+Rx= 60+ Rx ⇔ Rx= 160Ω

Điện trở suất của dây hợp kim là: m l S R Ω ≈ = = − − 6 2 3 10 5 , 2 2 14 , 3 ) 10 1 , 0 ( 160 ρ

3) Hiệu điện thế hai đầu R1 lµ U1= U 8 110 40 22 2 1 1 = = +R R R V

Hiệu điện thế hai đầu R3 lµ U3 = U 6 220 60 22 3 3 = = +Rx R R V

Hiệu điện thế hai điểm B, C lµ: UB C = U3- U1 = 6V- 8V = - 2V

Ta thầy UB C = -2V< 0 vơn kế chỉ 2V Nên cực dương (+) của vơn kế mắc vào điểm C

Bài 5: Hai bĩng đèn sáng bình thường cĩ điện trở là R1 = 4Ω; R2 = 3Ω

Dịng điện qua đèn 1 và đèn 2 cĩ cường độ định mức lần lượt là I1 = 1, 5 A và I2 = 2A hai đèn này được mắc nối tiếp nhau và được mắc vào hiệu điện thế U = 12V

a) Vì sao đoạn mạch trên khơng sử dụng được?

b) để sử dụng, người ta mắc thêm 1 điện trở Rx vào mạch Hỏi mắc Rx như thế nào? và tìm giá trị của Rx

Lưu ý: đối với đoạn mạch mắc nối tiếp thì R tđ > R thành phần

đối với đoạn mạch mắc song song thì R tđ < R thành phần

Cần phân tích, định hướng cho các em thấy rằng phải so sáng cường độ dịng điện thực tế qua đèn khi mắc vào mạch so với cường độ dịng định mức Từ đĩ phát hiện ra vấn đề cần giải quyết

Giải:

a) Điện trở tương đương của đoạn mạch là

Áp dụng cơng thức: Rtđ = R1 + R2 = 4 + 3 = 7Ω

Rx

Đ2

Đ1