skkn hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí

các cách giải vật lý hay.hd học sinh giải vật lý

Sáng kiến hớng dẫn học sinh giải bài tập vật lí

A/ Đặt vấn đề:

Cùng với tốc độ phát triển của nền Khoa học và công nghệ, sự nghiệp giáo dục cũng nhanh chóng đổi mới, nhằm đào tạo con ngời có đủ trình độ kiến thức phổ thông cơ bản và hiện đại theo kịp sự phát triển của cuộc cách mạng khoa học Xuất phát từ yêu cầu đổi mới chơng trình: học hết chơng trình THCS học sinh phải

có kiến thức phổ thông cơ bản, tinh giản, thiết thực để có thể chiếm lĩnh những nội dung khác của KHXH và nhân văn, KHTN và công nghệ Nắm đợc những kiến thức có ý nghĩa đối với cuộc sống của cá nhân, gia đình và cộng đồng Có kỹ năng bớc đầu vận dụng những kiến thức đã học và kinh nghiệm thu đợc của bản thân Biết vận dụng và vận dụng có sáng tạo để giải quyết những vấn đề trong học tập và trong cuộc sống Nh vậy, ngay từ những năm học trong nhà trờng cùng với việc học các kiến thức Khoa học, học sinh còn phải học cả phơng pháp nhận thức các kiến thức đó và học cách vận dụng chúng trong mỗi trờng hợp cụ thể Chẳng hạn, vận dụng ngay vào cuối mỗi bài học: để làm bài tập, để giải thích các hiện tợng thực tế…

Trong khi đó, với học sinh THCS, trình độ nhận thức hạn chế, đặc biệt khả năng vận dụng kiến thức còn ở mức độ thấp, kỹ năng giải bài tập cha tốt dẫn đến việc giải bài tập của học sinh còn thụ động, cha tự mình chiếm lĩnh đợc kiến thức cần tiếp thu Vì vậy, việc dạy cho học sinh giải bài tập vật lí là một công việc khó khăn và ở đó bộc lộ rõ trình độ ngời giáo viên vật lí trong việc hớng dẫn hoạt động trí tuệ của học sinh Về mặt hiệu quả của việc giảng dạy vật lí ở trờng phổ thông,

đặc biệt là việc rèn kĩ năng vận dụng kiến thức đã lĩnh hội đợc thì vai trò của bài tập vật lí hết sức quan trọng, có giá trị to lớn Giải bài tập vật lí không chỉ là giúp cho học sinh củng cố kiến thức, luyện tập, áp dụng những định luật đã học mà quan trọng hơn còn là hình thành chính phong cách nghiên cứu Phát triển t duy học sinh trong quá trình giải bài tập, cũng nh trong mọi hoạt động trí tuệ, đòi hỏi phải áp dụng các hình thức và phơng pháp nhận thức khoa học Bài tập vật lí là một phơng tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức, liên hệ lí thuyết với thực

tế Đồng thời nó còn là một phơng tiện rèn luyện t duy, bồi dỡng phơng pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh và sử dụng để ôn tập, củng cố kiến thức đã học một cách sinh động và có hiệu quả Thông qua việc giải bài tập rèn luyện cho học sinh những đức tính tốt nh tính độc lập, cẩn thận, kiên trì…Cũng qua đó, ngời giáo viên có thể kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh một cách chính xác

B/ Giải quyết vấn đề:

Quá trình giải bài tập vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài toán, xem xét hiện tợng vật lí đợc đề cập và dựa trên kiến thức vật lí, kiến thức toán học để nghĩ tới những mối liên hệ có thể có của cái đã cho và cái phải tìm, sao cho

có thể thấy đợc cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho Từ đó

đi tới chỉ rõ đợc mối liên hệ tờng minh trực tiếp của cái phải tìm chỉ với những cái

đã biết, tức là tìm đợc lời giải đáp

Không thể nói về một phơng pháp chung, vạn năng có thể áp dụng để giải quyết đợc mọi bài tập vật lí Tuy nhiên, ta cũng có thể chỉ ra những nét khái quát, xem nh một sơ đồ định hớng các bớc chung của tiến trình giải bài tập vật lí Đó là cơ sở để giáo viên xác định phơng pháp hớng dẫn học sinh giải bài tập vật lí Theo các bớc chung của tiến trình giải bài tập vật lí, giáo viên có thể kiểm tra hoạt động của học sinh và có thể giúp đỡ định hớng hành động giải bài tập của học sinh một cách có hiệu quả

Nói chung, tiến trình giải một bài tập vật lí trải qua bốn bớc cụ thể sau:

1 Bớc thứ nhất: Tìm hiểu đề bài

- Đọc, ghi ngắn gọn các dữ liệu xuất phát và các cái phải tìm

- Mô tả lại tình huống đợc nêu trong đề bài, vẽ hình minh hoạ

- Nếu đề bài yêu cầu thì phải dùng đồ thị hoặc làm thí nghiệm để thu đợc các dữ liệu cần thiết

2 Bớc thứ hai: Xác lập các mối liên hệ cơ bản của các dữ liệu xuất phát và

các cái phải tìm

- Đối chiếu các dữ liệu xuất phát và cái phải tìm, xem xét bản chất vật lí của tình huống đã cho để nghĩ đến các kiến thức, các định luật các công thức có liên quan

- Xác lập mối liên hệ cơ bản cụ thể của các dữ liệu xuất phát và của cái phải tìm

- Tìm kiếm, lựa chọn các mối liện hệ tối thiểu cần thiết, sao cho thấy đợc có mối liên hệ của cái phải tìm với các dữ liệu xuất phát, từ đó hy vọng có thể rút ra cái phải tìm

3 Bớc thứ ba: Rút ra kết quả cần tìm.

Từ các mối liên hệ cần thiết đã xác lập đợc tiếp tục luận giải, tính toán để rút

ra kết quả cần tìm

4 Bớc thứ t: Kiểm tra xác nhận kết quả.

Để có thể xác nhận kết quả cần tìm, cần kiểm tra lại việc giải theo một hoặc một số cách sau đây

- Kiểm tra xem xét đã trả lời các câu hỏi, xét hết các trờng hợp cha

- Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không

- Kiểm tra xem thứ nguyên có phù hợp không

- Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế có phù hợp không

- Kiểm tra kết quả bằng thực nghiệm xem có phù hợp không

- Giải bài toán theo cách khác xem có cho cùng kết quả không

Hệ thống bài tập phần điện học vật lí lớp 9

* Hớng dẫn học sinh giải một số ví dụ về điện trở dây dẫn :

Ví dụ 1:

Một dây đồng có tiết diện bằng 4 mm2 Hỏi một dây nhôm có cùng chiều dài với dây đồng phải có tiết diện bằng bao nhiêu để có điện trở bằng dây đồng? Biết điện trở suất của dây đồng là 1,7.10-8m, của dây nhôm là 2,8 10-8m

1 Tóm tắt đề:

SCu = 4mm2

 Cu = 1,7.10 -8m

 Al = 2,8.10 -8m

lCu = lAl

RCu = RAl

SAl = ?

2 Các mối liên hệ cần xác lập

Điện trở của dây dẫn đợc tính theo công thức: R =

S

l



Ta có : RCu =

Cu

Cu Cu S

l

 (1)

RAl =

Al

Al

Al S

l

 (2)

Để RCu = RAl =>

Cu

Cu Cu S

l

Al

Al Al S l

 (3)

Vì lCu = lAl => SAl =

Cu

Al Cu S





(4)

3 Sơ đồ tiến trình giải:

4 Kết quả tính : SAl = 6mm2

** Định hớng t duy của học sinh:

+ Viết công thức tính điện trở, nêu các đại lợng trong công thức đó?

+ Đặt và viết công thức điện trở dây nhôm

+ Dựa vào điều kiện bài toán, tính tiết diện dây nhôm?

Ví dụ 2 :

Hãy mô tả xem bằng cách nào có thể xác định chiều dài của một dây dẫn

đ-ợc cuốn thành một ống dây vào lõi, mà không tháo dây ra khỏi lõi ( giữa các vòng dây có sự cách điện với nhau và cách điện với lõi) nếu biết điện trở suất, tiết diện của dây và có các dụng cụ ampe kế, vôn kế, acquy

* Giáo viên hớng dẫn :

Chiều dài dây có thể xác định theo công thức nào?

Muốn tìm điện trở của ống dây cần xác định đại lợng nào?

Dùng dụng cụ gì để đo đại lợng đó?

Từ đó xác lập mối liên hệ giữa đại lợng cần tìm và đại lợng đã biết nh thế nào?

Hãy mô tả bằng hình vẽ sơ đồ đó?

* Học sinh :

Xác định R cần đo I và U ( từ định luật Ôm)

R =

I U

Do đó phải mắc ampe kế nối tiếp với ống dây, vôn kế song song với ống dây Sau khi xác định đợc R ta tính đợc chiều dài l của dây dẫn bằng công thức :

l =



S R.

(3) + Sơ đồ tiến trình giải :

+ Kết quả tính:

Đo đợc U, I => tìm đợc R

Biết S,  , R => tìm đợc l ( dùng thực nghiệm)

Cu = l

Al (4) Thay số (1)

(2)

Thực tế đo và lí thuyết (1)

(2) (3) Thay số có l

A A

V R U

+ Trọng tâm chính của bài : Rèn luyện cho học sinh nhớ công thức định luật Ôm, công thức điện trở dây dẫn, quy tắc sử dụng ampe kế và vôn kế, kĩ năng vẽ mạch

điện đơn giản, kĩ năng tính toán và làm thí nghiệm Cung cấp cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức điện học vào thực tế

Bài tập áp dụng

Bài 1:

Điện trở suất của dây đồng là  = 1,7.10-8 m, của nhôm là 2,8.10-8m Nếu thay 1 dây tải điện bằng đồng, tiết diện 2 cm2 bằng dây nhôm thì dây nhôm phải có tiết diện bao nhiêu? Khối lợng đờng dây giảm đợc bao nhiêu lần? Cho biết khối l-ợng riêng của đồng và nhôm lần lợt là 8,9.103 kg/m3 và 2,7.103kg/m3

Giải

Chiều dài dây không đổi để điện trở của 2 dây bằng nhau thì tỉ số / S của

2 dây phải bằng nhau

=>

8

2

2,8.10 2

3,3( )

1, 7.10

S

S S







Khối lợng của dây giảm:

3

1 1 1

3

2 2 2

8,9.10 2

2 2,7.10 3,3

m D S

Bài 2:

Một cuộn dây dẫn bằng nikêlin, đờng kính 2mm quấn đều vòng nọ sát vòng kia

trên 1 ống sứ cách điện đờng kính 4 cm, dài 20 cm Cho biết điện trở suất của nikêlin là 0,4.10-6m Tính điện trở của dây

Giải

Số vòng dây là : N= 200: 2 = 100( vòng)

Độ dài 1 vòng: l/ =  d   4(cm)

Độ dài toàn phần của dây là : l = l/.100 = 400. (cm) = 4 (m)

Tiết diện của dây :

d

Điện trở của dây:

6 6

0, 4.10 4

1,6( ) 10

l R S











Bài 3:

Một cuộn dây đồng, đờng kính dây1 mm có khối lợng( đã trừ lõi) là m=2kg.

Tính điện trở của cuộn dây

Giải

Thể tích của dây đồng: V = m/D

Tiết diện dây: S =

2

4

d



Độ dài dây: 42

.

l

S d D

 

Điện trở của dây: .4 42 2

6, 2( )

R

S d D d



Bài 4:

Đờng dây tải điện từ 1 máy phát điện đến nơi tiêu thụ ở cách đó 20 km, có

điện trở toàn phần 34 Tính đờng kính và khối lợng của dây :

a, Nếu dây bằng đồng

b, Nếu dây bằng nhôm

Giải

a, Để dẫn điện từ nhà máy đến nơi tiêu thụ cần 2 dây nối với 2 cực của máy, đội dài toàn phần của đờng dây tải là: l= 40 km = 4.104 m

Tiết diện của dây là:

8 4

5 2

1,7.10 4.10

2.10 ( ) 34

l

R

Đờng kính của dây là: 4 3

5.10 ( ) 5

S





Khối lợng của dây bằng đồng là:

m = V D = 4.104.2.10-5.8,9.103 = 7,12(kg) = 7,12 tấn

b, Nếu thay dây đồng bằng dây nhôm có cùng điện trở thì: R1 = R2

=> 1 2

1 2

.l .l

 => 2 2

1 1

1,65

S S





  (lần)

=>tiết diện của dây phải tăng 1,65 lần => đờng kính dây phải tăng khoảng

1,65 1,3  lần

=> đờng kính dây bằng nhôm là: 5 x 1,3 = 6,5 (mm)

Tỉ lệ về khối lợng 2 dây là:

3

1 1 1

3

2 2 2

8,9.10 1

2 2,7.10 1,65

m D S

m D S





Bài 5:

Cuộn dây của 1 nam châm điện dài 3 cm gồm nhiều lớp, đờng kính trung bình

của mỗi vòng dây là 3 cm Dây bằng đồng, đờng kính 0,2 mm và có điện trở 100 Hãy tính xem cuộn dây có bao nhiêu lớp?

Giải

Tiết diện của dây: S =

8 2

.(0, 2.10 )

.10 ( )

d

m







Độ dài của dây: l =

8 8

100 .10

184,7( )

1, 7.10

R S

m









Số vòng trong 1 lớp: n = 30: 0,2 =150 (vòng)

Chiều dài mỗi vòng : d  3 (  cm)

Chiều dài dây mỗi lớp: l1 = 3 n 450 (  cm) 4,5 ( )   m

Số lớp:

1

184,7

13 4,5.

l p

Bài 6 :

Một dây nhôm có khối lợng M = 10 kg và điện trở 10,5 Hãy tính độ dài và

đ-ờng kính của dây

Giải

Có: v = M ,l V

D S

=> .2 .2

.

R

S D S

=> S =

8

6 2 3

10.2,8.10

3.10 ( ) 10,5.2,7.10

M

m

R D





Đờng kính dây:

d =

6

3

4 4.3.10

1,95.10 ( ) 1,95 3,14

S





l 1179,5m

* Một số bài tập tham khảo :

Bài 1 :

Một dây nicrom, đờng kính 0,4 mm có khối lợng 0,12 kg và điện trở 1150.

Tính điện trở suất của nicrom, biết KLR của nó là 7,9.103 kg/m3

Bài 2 :

Mayso có điện trở suất = 10-6m Để làm một điện trở 20 bằng dây mayso có đờng kính 0,5 mm phải dùng dây dài bao nhiêu?

Bài 3 :

Để làm các cuộn dây 1 000 (cho các hộp điện trở chuẩn), ngời ta dùng dây manganin, đờng kính d= 0,1mm

a, Tính độ dài của dây

b, Nếu độ dài thực của dây kém giá trị vừa tính 1mm, thì điện trở thực của dây là bao nhiêu?

Bài 4 :

Một sợi dây manganin có tiết diện là 1 hình chữ nhật, kích thớc 0,1x2mm

Để làm 1 điện trở 0,21, phải dùng 1 đoạn dây có độ dài bằng bao nhiêu ?

Bài 5 :

Một cuộn dây đồng, đờng kính 0,5mm, quấn trên 1 cái lõi dài 10cm ; đờng kính của lõi là 1cm và đờng kính của 2 đĩa 2 đầu lõi là 5cm Biết rằng các vòng đợc quấn đều và sát vào nhau trên suốt chiều dài của lõi và ra sát tận mép lõi Hãy tính

độ dài và điện trở của dây

Hệ thống bài tập phần Cơ học vật lí lớp 8

Hớng dẫn giải một số bài tập về phần áp suất

1 Bài tập về áp suất chất rắn

Ví dụ 1:

Một bình hoa có khối lợng 2kg đặt trên bàn Biết đáy bình là mặt tròn bán kính 5cm Hãy tính áp suất của bình lên mặt bàn ra đơn vị N/m2 và Pa

Giải

Trọng lợng của bình hoa là: P = 10m = 10 2 = 20(N) = F

Diện tích đáy bình là:

S = r2 = 3,14 52 = 78,5(cm2) = 78,5 10-4 m2

áp suất của đáy bình tác dụng lên bàn là:

2 4

20

2548( / ) 2548

F



Ví dụ 2:

Dùng tay ấn 1 lực 40N vào chiếc đinh Diện tích của mũ đinh là 0,5cm2, của

đầu đinh là 0,1mm2 Hãy tính áp suất tác dụng lên mũ và của đầu đinh lên tờng Tóm tắt:

F = 40N

S1 = 0,5cm2 = 0,5 10-4m2

S2 = 0,1mm2 = 0,1 10-6m2

p1 = ? p2 = ?

Giải

áp suất tác dụng lên mũ đinh là:

1

40

8.10 ( / ) 0,5.10

F

N m

áp suất tác dụng của đầu đinh lên tờng là:

2

40

4.10 ( / ) 0,1.10

F

N m

Ví dụ 3:

Một vật hình hộp chữ nhật kích thớc là: 20cmx10cmx5cm đặt trên mặt bàn nằm ngang biết trọng lợng riêng của chất làm vật là: d= 18 400N/m3 Tính áp suất lớn nhất và nhỏ nhất lên mặt bàn

Giải

Khi áp lực không đổi thì áp suất lớn nhất nếu S nhỏ nhất và ngợc lại

Thể tích vật : V = 20 10 5 = 1000 (cm3) = 0,001m3

Trọng lợng của vật: P = d V = 18400 0,001 = 18,4 (N)

Mặt bàn nằm ngang nên áp lực đúng bằng trọng lợng của vật => F = 18,4N

Diện tích bị ép nhỏ nhất: S = 10 5 = 50 (cm2)

áp suất lớn nhất tác dụng lên mặt bàn là: 18, 4 2

0,368( / ) 50

F

S

Diện tích bị ép lớn nhất: S = 10 20 = 200 (cm2)

áp suất nhỏ nhất tác dụng lên mặt bàn là: 18, 4 2

0,092( / ) 200

F

S

Bài tập áp dụng Bài 1:

Một chiếc tủ khối lượng 100kg tựa trên 4 chân, tiết diện ngang mỗi chân là hình vuông cạnh 2cm Xem khối lượng của tủ phân bố đều

a) Tính áp lực v áp suà ất của mỗi chân lên nền nh à

b) Biết rằng nền nh l m bà à ằng đất mềm, chịu một áp suất tối đa 31,25N/cm2

m không bà ị lún Hãy tính diện tích nhỏ nhất của miếng gỗ phải chêm v oà giữa chân tủ v nền à để giữ cho mặt nền không bị hư hại

Giải

m = 100kg => P = 1000N

áp lực mỗi chân tủ tác dụng lên nền nhà là: F = 1/4P = 250N

Diện tích mỗi chân tủ là: S = 2 2 = 4 (cm2)

áp suất của mỗi chân tủ lên nền nhà là: 250 2

62,5( / ) 4

F

S

b, Diện tích nhỏ nhất của gỗ phải chêm để nền nhà không bị lún là:

2

250

8( )

31, 25

F

p



Bài 2:

Một sàn nhà chịu đợc áp suất lớn nhất là 20N/cm2 Một vật có khối lợng 2 tấn phải có diện tích đế là bao nhiêu để khi đặt lên sàn nhà không làm lún sàn?

Giải

Để sàn nhà không bị lún thì p  20N/cm2

áp suất tác dụng lên nền nhà:

.10 20

p

    => S  10 10.2000 2

1000( )

m

cm

Vậy vật phải có diện tích đế thoả mãn: S1000cm2

Bài 3:

Một khối gang đặc mỗi cạnh 50cm đặt trên sàn nằm ngang

a, Tính áp suất của khối gang lên sàn nhà, biết khối lợng riêng của gang là 77g/cm3

b, áp suất này thay đổi nh thế nào nếu khối gang đặc có cạnh tăng lên gấp 2 lần.

Giải

a, Trọng lợng của khối gang là: P = d V = 10 D V = 10 D a3

Khối gang để trên mặt sàn nằm ngang => áp lực tác dụng lên sàn đúng bằng trọng lợng áp suất tác dụng lên mặt sàn là:

3

2 2

10 .

10 10.77000.0,5 385000( / )

b, Thấy: p=10 D a

Vì D không đổi => khi cạnh a tăng gấp 2 lần thì áp suất cũng tăng gấp 2 và bằng:

385000 2 = 770000(N/m2)

Bài 4:

a, Một miếng gỗ hình hộp chữ nhật có kích thớc là 0,5mx0,3mx2m, khối lợng riêng 5000kg/m3 Phải đặt nh thế nào để áp suất miếng gỗ tác dụng lên nền nhà là nhỏ nhất và tính giá trị của áp suất này?

b, Nếu tăng chiều dài của mỗi cạnh lên gấp đôi thì áp suất của khối gỗ lên nền nhà tăng bao nhiêu lần?

Giải

 Cách 1:

a, Thể tích của miếng gỗ là: V= 0,5 0,3 2 = 0,3(m3)

Khối lợng miếng gỗ là: m = D V = 5000 0,3 = 1500 (kg)

 trọng lợng của miếng gỗ là: 15000N

áp suất tác dụng lên nền nhà nhỏ nhất khi S lớn nhất

Smax = 0,5 2 = 1(m2) => pmin = 15000N/m2

 Cách 2:

a, Ta có áp suất tác dụng lên nền nhà là:

10 10 .

10 .

Muốn p nhỏ nhất thì h phải nhỏ nhất (vì D không đổi) => h = 0,3m

 p = 10.D h = 10 5000 0,3 = 15000(N/m2)

b, Ta có : p = 10.D h

Nếu tăng chiều dài mỗi cạnh lên gấp đôi tức là h tăng gấp đôi => p cũng tăng gấp

đôi