skkn tháo gỡ 1 số vướng mắc cho học sinh khi giải bài tập vật lý cấp thcs.

- Lý do chọn đề tài: Qua một số năm trực tiếp giảng dạy tôi thấy việc giải bài tập Vật lý rấtquan trọng, từ đây giúp các em tổng kết hoàn chỉnh và hiểu sâu hơn một số bảnchất Vật lý, một

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH OAI

TRƯỜNG THCS HỒNG DƯƠNG

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

THÁO GỠ MỘT SỐ VƯỚNG MẮC CHO HỌC SINH

KHI GIẢI BẢI TẬP VẬT LÝ CẤP THCS.

Lĩnh vực/ Môn : Vật lý Tên tác giả : Nguyễn Xuân Học Chức vụ : Phó Hiệu trưởng.

Đơn vị công tác : Trường THCS Hồng Dương Thanh Oai - Hà Nội

NĂM HỌC: 2012-2013

I - SƠ YẾU LÝ LỊCH

- Họ và tên: Nguyễn Xuân Học

- Ngày tháng năm sinh: 10 - 05 - 1963

- Năm vào ngành: 01 - 02 - 1994

- Chức vụ và đơn vị công tác:

Phó Hiệu trưởng trường THCS Hồng Dương

- Ngày vào Đảng: 01- 10- 2001

- Trình độ chuyên môn: Cao đẳng

- Hệ đào tạo: Lý - Kỹ thuật chính quy- Đại học từ xa: môn giáo dụcchính trị

-Bồi Dưỡng đội tuyển và hướng nghiệp

- Ngoại ngữ: Nga văn

- Trình độ chính trị: trung cấp

- Khen thưởng (hình thức cao nhất): Đạt giải khuyến khích trong cuộc thi

giáo viên giỏi tại Thành phố : Sử dụng thiết bị giáo dục.

II - NỘI DUNG ĐỀ TÀI.

- Tên đề tài: Tháo gỡ 1 số vướng mắc cho học sinh khi giải bài tập Vật lý

cấp THCS

- Lý do chọn đề tài:

Qua một số năm trực tiếp giảng dạy tôi thấy việc giải bài tập Vật lý rấtquan trọng, từ đây giúp các em tổng kết hoàn chỉnh và hiểu sâu hơn một số bảnchất Vật lý, một số quan hệ ứng dụng từ lý thuyết và thực tế giúp các em hăngsay học bộ môn Vật lý Vì nếu không làm tốt được bài tập thì làm hứng thú họcmôn Vật lý bị giảm sút Mà đây là một môn khoa học rất thiết thực với cuộcsống và kỹ thuật

Từ tầm quan trọng đó tôi thấy các em khi bắt tay làm bài tập thì gặp một

số vướng mắc Do đó tôi chọn đề tài này giúp các em học tốt hơn nữa môn Vật lý

- Phạm vi thực hiện đề tài:

Từ ngày 30 tháng 9 năm 2012 đến ngày 28 tháng 02 năm 2013

Thực hiện tại lớp 9D của trường THCS Hồng Dương

III - QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

A Khảo sát thực tế:

Tiến hành khảo sát lớp từ ngày 10 tháng 9 năm 2012 đến ngày 30 tháng 9năm 2012

1 Tình trạng thực tế khi chưa thực hiện.

Khi tôi bắt tay khảo sát tại ba lớp thì đa số các em rất ham mê môn học.Nhưng do tình trạng đồ dùng thiết bị gần như không có hoặc có thì cũng khôngđồng bộ cho nên không tiến hành được thí nghiệm Do đó việc truyền thụ kiếnthức lý thuyết cho các em gặp rất nhiều khó khăn mà đây lại là khâu quan trọnggiúp các em làm tốt các bài tập của chương trình đề ra cộng với một số bài tậptham khảo nâng cao Từ đó dẫn tới nếu không có biện pháp sẽ làm các em giảmsút trong say mê môn học dẫn tới xa vời thực tế Điều này làm cho môn học khôkhan, bế tắc trong quá trình nghiêm cứu vận dụng các kiến thức Vật lý vào cuộcsống đời thường

Tác giả: Nguyễn Xuân Học Trường THCS Hồng Dương 3

Đa số các em chỉ làm được một số bài tập đơn giản còn một số bài tập đòihỏi tính sáng tạo và mang tính ứng dụng thì các em bị vướng mắc.

Tại lớp thì tại lớp 9D và dù sao qua hai năm và một năm các em đượctiếp xúc với môn Vật lý cho nên các em cũng có khái niệm với các phần học của

bộ môn là: Cơ - Nhiệt - Điện - Quang

Tại lớp 9D thì đây là năm đầu tiên các em làm quen do đó các mối quenlàm bài tập theo sự suy diễn của lớp sau mà chưa có khái niệm công thức Vật lý,tính chất vật lý Do đó đây là lớp mà tôi quan tâm, định hướng nhiều nhất

2 Số liệu điều tra trước khi thực hiện.

Sau ba tuần học tiến hành cho các em khảo sát qua giải bài tập thì thấy:

- Nếu bài tập ở mức trung bình thì tôi thấy bài giải đạt từ 5 điểm trở lên,chỉ đạt 60%

- Đối với bài tập mang tính khó và sáng tạo thì mới đạt khoảng 30%

3 Những biện pháp thực hiện (Nội dung chủ yếu của đề tài).

Trước hết lấy lại hứng thú, say mê bộ môn thông qua các giờ lý thuyết

- Cố gắng tạo ra các dụng cụ để quan sát hoặc thực hành thí nghiệm Tậndụng một số dụng cụ đơn giản để chế tạo giúp các em dễ hiểu

- Với mỗi bài cụ thể tìm ra cái cốt lõi để khắc sâu, tránh hiểu nhầm kháiniệm Khi đặt câu hỏi phải đòi hỏi diễn đạt chính xác về ngữ pháp mang tínhchất khoa học

- Chú ý đến việc hình thành đại lượng Vật lý có tính chất đặc biệt quantrọng Từ đây hình thành những dấu hiệu quan hệ giữa định tính và định lượngcủa các khái niệm Vật lý Đòi hỏi các em phải định nghĩa rõ ràng chính xác, nóicách khác là qua định nghĩa một đại lượng Vật lý phải trả lời được các câu hỏitheo cả hai chiều

Thí dụ: Với sự hình thành khái niệm vận tốc của chuyển động thẳng đều

từ chỗ nhận xét các chuyển động có đặc điểm nhanh chậm khác nhau thể hiện ởchỗ cùng một thời gian chúng đi được những quãng đường khác nhau hoặcngược lại cùng một quãng đường thì chúng đi những thời gian khác nhau Điềunày rút ra nhận xét để đặc trưng cho sự nhanh chậm của chuyển động thẳng đềuV  s

của vật bằng việc lập tỷ số giữa quãng đường và thời gian đi hết quãng đường

đó Nhận xét này đã đưa ra một thuật ngữ vận tốc có ký hiệu là:

Các đại lượng Vật lý có thể là có hướng thực tế có thể là vô hướng nhưkhối lượng, công, năng lượng

Mối quan hệ giữa các đại lượng Vật lý với các đại lượng khác được biểudiễn bằng công thức toán học vì vậy khi dạy công thức Vật lý thì phải giúp các

em tìm hiểu cấu trúc của công thức: đâu là công thức chính và từ đây ta có thểlàm được gì

Ví dụ: Từ công thức:

Thì cấu trúc của nó là mối quan hệ giữa ba đại lượng vì vậy ngoài côngthức chính ta có thể có hai công thức toán học nữa để tìm được các đại lượngtrong công thức

Sau đó chú ý đến tầm quan trọng của các định luật Vật lý Qua các địnhluật Vật lý giúp các em thấy rõ mối quan hệ giữa các kiến thức về đại lượng Vật

lý Từ đây giúp các em hiểu sâu hơn về các đại lượng Vật lý

Cuối cùng điều quan trọng nhất: chỉ có thể làm cho học sinh thực sự nắmvững kiến thức về định luật Vật lý thông qua vận dụng làm bài tập về vận dụngkiến thức đó trong đời sống

Sau khi các em đã nắm vững các định luật, đại lượng Vật lý thì việc hìnhthành kỹ năng, kỹ xảo về Vật lý của học sinh rất quan trọng đó là các kỹ năngsau:

- Quan sát, các hiện tượng Vật lý

Ví dụ cho các em quan sát sự thay đổi trạng thái của vật khi nung nóng,

sự tăng tốc của vật dưới tác dụng của lực, sự khúc sạ của ánh sáng khi qua mặtphân cách giữa hai môi trường

Tác giả: Nguyễn Xuân Học Trường THCS Hồng Dương 5

R

U

= I

= U

- Mô tả giải thích cấu tạo và nguyên tắc Vật lý của hoạt động và ứng dụngcác ứng dụng thiết bị kỹ thuật như: máy dao điện, động cơ điện, động cơ nhiệt,máy biến thế.

- Thực hiện các thí nghiệm cơ bản theo giáo trình Vật lý, lập kế hoạch thínghiệm, lập thí nghiệm, đánh giá về mặt toán học các kết quả thu được

- Giải thích các bài toán thu được

Đó là tất cả các điều cần làm tốt trong một tiết học lý thuyết Vật lý, là cơ

sở cho các em ham mê học môn Vật lý, tránh tình trạng nhàm chán môn học.Sau khi đã tạo cho các em cảm giác hứng thú môn học thì đưa các em vào việcgiải quyết các bài tập Vật lý Đây là công việc đóng vai trò quyết định thànhcông học môn Vật lý

Khi tiến hành giải quyết một bài tập Vật lý đòi hỏi các em phải làm theocác bước sau tạo thành các thói quen:

- Cân nhắc các điều kiện đã cho

- Phân tích nội dung bài toán Vật lý

- Biểu diễn tình huống Vật lý bằng hình vẽ

- Lập các phương trình mà từ đó có thể tìm được các đại lượng cần tìm

- Chuyển các đơn vị đo về một hệ thống đơn vị của các đại lượng Vật lý

- Phân chia hợp lý các phép tính chính xác và phép tính phù trợ

- Khi tính toán chú ý đến độ chính xác của đại lượng

- Kiểm tra việc giải theo các đơn vị đo và xem xét các kết quả bằng số

* Bài tập Vật lý có hai dạng là bài tập định tính và bài tập định lượng

Thí dụ 1:

Hai xe ô tô cùng xuất phát 1 lúc từ hai điểm A và B cách nhau 180km.Biết rằng hai xe đi ngược chiều, vận tốc xe đi từ A bằng 4/5 vận tốc xe đi

từ B Sau 2 giờ thì hai xe gặp nhau Tìm vận tốc mỗi xe

- Các điều kiện đã cho:

+ Mối quan hệ vận tốc giữa hai xe

+ Hướng chuyển động của hai xe

+ Quãng đường hai xe phải đi

+ Thời gian đi của hai xe.

- Phân tích bài toán:

Như vậy ở đây bài toán cho biết tổng quãng đường đi của hai xe là

180km Mà quãng đường đi của mỗi xe tính theo công thức S = Vt Trong

đó t = 2 giờ Vậy còn thiếu V (vận tốc)

- Qua phân tích ta thấy:

Quãng đường xe đi từ B là: SB = 2x

- Tự điều kiện bài toán ta có thể lập được phương trình:

x = = 50 (km/h)

Vậy vận tốc của xe đi từ B là 50 km/h

Nên vận tốc của xe đi từ A là 40 km/h

Tác giả: Nguyễn Xuân Học Trường THCS Hồng Dương 7

5 4x

5 4x

5 4x

18 900

Thí dụ 2: Hình thành kỹ năng giải bài toán cân bằng nhiệt (xác định nhiệt

độ cân bằng nhiệt cuối cùng t0 của hệ vật khi chúng tiếp xúc trao đổi nhiệt vớinhau)

- Giải phương trình xác định đại lượng cần tìm

* Người ta thả 2 kg nước đá ở 100C vào 1kg nước ở nhiệt độ toC Sau khicân bằng nhiệt người ta thấy rằng lượng nước tăng thêm 100g Tìm nhiệt độ banđầu của 1kg nước (coi như trao đổi nhiệt với môi trường là không đáng kể) Cho

Cn = 4200 J/kgđộ Cđá = 2100 J/kg độ ởđá = 3,4 105 J/kg

- Các điều khiện đã cho:

+ Khối lượng nước và nước đá, nhiệt độ ban đầu của nước đá

+ Các số liệu liên quan Cn, Cđá , ởđá

+ Hiện tượng sảy ra khi cân bằng nhiệt

- Phân tích bài toán:

Đây là bài toán trao đổi nhiệt giữa các vật với nhau

Yếu tố rất quan trọng là sau khi cân bằng nhiệt sảy ra có một lượng nướctăng thêm 100g Nên đã có 100g nước đá tan Vì thế 2 kg nước đá không tan hết.Nên trong hỗn hợp có cả nước và nước đá vậy nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp là

0oC

Như vậy theo yếu tố đầu bài có hai thu và một toả

Đó là nhiệt lượng thu vào của 2 kg nước đá để tăng nhiệt độ từ -100C -> 0oC (Q1)Nhiệt lượng thu vào của 100g nước đá ở 0oC là (Q2)

Nhiệt lượng toả ra của 1kg nước khi hạ nhiệt độ từ toC -> 0oC (Q3)

Vậy theo phương trình cân bằng nhiệt ta có:

Q1 + Q2 = Q3

Mà: Q1 = Cm (t2 - t1) = 2100 2[0-(-10)] = 42000 (J)

Q2 = Cm = 3,4.105 0,1 = 3,4.104 (J)

Q3 = Cm (t1- t2) = 1.4200 (toC - 0) = 4200 toC (J)-> 42000 + 34000 = 4200 toC

-> toC =

* Thí dụ 3:

Một ấm điện có hai điện trở R1 và R2 Nếu mắc nối tiếp hai điện trở thìthời gian đun sôi nước là 50 phút Nếu R1 và R2 mắc song song với nhau thì thờigian đun sôi ấm nước đó là 12 phút Hỏi nếu dùng riêng từng điện trở thì thờigian đun sôi ấm nước đó là bao nhiêu? Biết rằng hiệu điện thế U là không đổi

- Cân nhắc các điều kiện đã cho:

+ Cho biết hai điện trở R1 và R2 , U nguồn không đổi

+ Thời gian đun sôi ấm nước trong cả hai trường hợp

+ Tìm thời gian đun của hai trường hợp còn lại

- Phân tích nội dung bài toán:

+ Bài toán này suất phát từ định luật Junlenxơ: Q = I2Rt (1)

Nhiệt lượng ấm nước thu vào chính là nhiệt lượng mà các R toả ra

Theo điều kiện đầu bài thì nếu sử dụng công thức chính (1) thì việc giảibài toán rất phức tạp mà có khi còn không thực hiện được ở bài này Mối liên hệcủa các đại lượng để tìm hiểu cấu trúc công thức rất quan trọng đóng vai tròquyết định sự thành công

- Như ta đã biết từ Q =I2Rt ta có thể suy ra một số công thức liên quan màkhi tính toán không sai bài toán đó là vì U = IR

Q = UIt (2)

Q = (3) Từ đây chọn công thức nào để giải bài toán.

Đây là khâu đòi hỏi nhanh nhạy, độ suy diễn cao

Tác giả: Nguyễn Xuân Học Trường THCS Hồng Dương 9

C 18,1 42

760 420





t R

U 2

Nếu chọn (2) thì vẫn còn đại lượng I chưa rõ Do đó chọn công thức (3)

Chú ý đây là bài toán nghịch tức là các đại lượng của bài toán cho rất ít Đòi hỏi

việc lập các phương trình toán học và giải nó đòi hỏi rất thông minh và khônkhéo Như vậy qua ba công thức và phân tích ta chỉ thấy có (3) là thuận lợi nhất

- Biểu diễn các đại lượng cần tính.

+ Giá trị điện trở của bếp trong bốn trường hợp là:

+ Gọi thời gian đun sôi trong bốn trường hợp là t1, t2, t3, t4

+ Nhiệt lượng Q mà bếp điện toả ra trong bốn trường hợp là như nhau(đây là chỗ quan trọng để giải bài)

- Lập các phương trình của bài toán

+ Theo công thức (3) thì ta có 4 phương trình sau:

- Giải phương trình và tính toán

Từ (1)

(4) R

(3) R

(2) R R

R R

(1) R R

2 1

2 1

2 1

2 1R

R

U Q

(3) t

R

U Q

(2) t R R

R R

U Q

(1) t R R

U Q

4 2 2

3 1 2

2 2 1

2 1 2

1 2 1 2

R

(5) t Q U R

R

2 1 2 4 2

1

1 2 2

1

t 10 U R

2 x Q



2 1

2

t 10 U R

- Các bước phân tích giống như thí dụ 3 Đây là hai bài toán ngược chiềunhau với các mối quan hệ thời gian Là một dạng bài nghịch rất phức tạp đòi hỏikhi giải bài các em hết sức tập trung

- Nghe thì giống nhau nhưng khi giải phương trình toán học thì hoàn toànkhác nhau

Sau khi phân tích lập ra các phương trình sau:

Tác giả: Nguyễn Xuân Học Trường THCS Hồng Dương 11

0 t t Q

U R t Q

U

R 2  2 1  24 1 2 

(4)tRR

RR

UQ

(3) tRR

UQ

(2) tR

UQ

(1) tR

UQ

4 2 1

2 1 2

3 2 1 2

2 2 2

1 1 2

Đến đây từ (1) và (2) ta có mối quan hệ: R1 = 1,5 R2

Sau đó thay vào (3) hoặc (4) để rút bớt ẩn R1 hoặc R2

Sau đó giải phương trình sau:

* Đối với dạng toán cho học sinh giỏi cấp thành phố.

+ Ở các dạng bài này thì học sinh gặp rất nhiều khó khăn về việc thiết lập cácphương trình toán học bản chất vật lý: các Định luật của Vật lý

+ Mặc dù lập phương trình là đúng xong chọn con đường nào thì rất quan trọngdẫn tới sự thành công lớn nhất Vì bài tập Vật lý khó nên kỹ năng toán học đóngvai trò quyết định Có khi lập xong rồi nhưng do cách chọn không khéo nênkhông thể ra đáp án

Như vậy mỗi dạng bài ngoài nắm vững bản chất của nó thì phần xử lý cácthao tác toán học rất quan trọng có dạng bài đóng góp tới 95% Vì vậy nhân đâytôi có một kiến nghị nhỏ : với vật lý lớp 8, lớp 9 đã mang tính chất định lượng

Mà trong suốt quá trình học gần như không có tiết bài tập nếu như học sinh làmbài toán Vật lý cụ thể gặp khá nhiều khó khăn

Ở đề tài này tôi xin đề cập một số vấn đề sau:

1 Ở phần Điện : Tôi xin đề cập phần các mạch điện hỗn tạp:

Ở phần này gồm mạch điện hỗn tập tường minh và mạch điện hỗn tạp khôngtường minh:

12(phót) t

t 2,5 1,5R

U t

R

U

50(phót) t

t 1,5R

U t

R

U

4 4 2 2

2

2

3 3 1

2 1

Ví dụ 1: Mạch điện hỗn tạp chứa vôn kế

Loại bài này có hai dạng :

* Dạng 1 : Biết UAB; Biết R1, R2, R3, R4 Tìm UCD ( hay số chứa Vôn kế)

- Về nguyên tắc cũ hai đoạn mạch này đều làm theo các bước sau:

;

AB AC

- Như vậy ở dạng 1 thì ra ngay đáp số và nếu UCD > 0 thì C là cực dương, D

là cực âm ; Nếu UCD < 0 thì D là cực dương, C là cực âm

 Dạng 2 trừ lúc này R4 là ẩn số trong phương trình và ta tìm được

Dạng này phải chỉ cho học sinh được R3, R4 được biến trở Rx

Lúc này vẫn là bài dạng 1 xong R3, R4 thuộc Rx : ( R3 + R4) = Rx

Nếu cho RMN = x(Ω) , ta đặt R) , ta đặt RMN = y (Ω) , ta đặt R) RDN = x y ( Ω) , ta đặt R)

Các bước làm vẫn vậy xong hết sức lưu ý khi thiết kế bài tránh nhầmlẫn Và có phần biện luận khi chốt D di chuyển và có những vị trí đặc biệt Dtrùng với M và D trùng với N

Khi D trùng với M thì số chỉ vôn kế là UAC

Khi D trùng với N thì số chỉ vôn kế là UCB.

Ví dụ 2: Mạch cầu chứa Ampe kế lý tưởng.

A

- UAC = IAC RAC I1 =

1

AC

U R

- UCB = ICB RCB I2 =

2

CB

U R

( Nếu tính I1 thì phải tính I2 còn nếu tính I3 thì phải tính I4 Đay là chỗ họcsinh hay nhầm lẫn dẫn đến không giải quyết được khi làm bài Ví dụ tìm I1

lại tìm I3 dẫn đến không xét được quan hệ của I qua Am pe kế

* Sau đó với dạng 1 thì lúc này xét:

- Nếu I1 > I2 thì IA = I1 - I2 và chiều dòng điện từ C đến D

- Nếu I1 < I2 thì IA = I2 - I1 và chiều dòng điện từ D đến C

* Với dạng hai thì hết sức lưu ý khi thiết lập phương trình toán học Khi quyđịnh tránh nhầm vì nó có ẩn R4 ngay từ đầu

Sau khi tìm được I1 và I2 thì phải xét hai trường hợp :

- Chiều từ C đến D : I1 = IA + I2  Giải phương trình

- Chiều từ D đến C : I2 = IA + I1  Giải phương trình

Và ở đây cũng chỉ là phương trình ẩn R4 bậc 1 nhưng khi bài toan về dạng

R3 + R4 = Rx thì khi giải quyết tính RTM Tìm I1, I2 hết sức lưu ý : lúc nàyxuất hiện phương trình bậc 2 ẩn x

Nhìn chung dạng bài này cho học sinh rèn và rút kinh nghiệm và học sinhhạn chế dùng máy tính vì không giúp được mấy mà lại dẫn tới nhầm lẫn.

) )(

(

) )(

( ) (

2 1

1 2

x R x R R x R R x R

b

b b

) )(

( ) (

) )(

(

1 2

2 1

2

x R x R R x R R x

R

x R R x R U

b b

b AB

x R x R x R R x R R x R

x R R x R U R

I

U

b b

b AB

AC TM

2 2

1

2

) )(

( ) (

) )(

(

 Triệt tiêu R1+ x ở tử và mẫu:

Kinh nghiệm thường khi quy đồng ở RTM là học sinh phá nhân ra ngay nên khitính UAC không rút gọn được  dẫn tới phương trình khá phức tạp  nên tìm rađáp số cuối cùng đa số thất bại do nhầm lẫn

- Tương tự tính I1 thì mất nốt R1 ở tử và mẫu

- UCB  tự triệt tiêu R2R b x ở tử và mẫu

Ví dụ 1: Cho mạch điện như hình vẽ