SKKN: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TOÁN CHO PHẦN ĐIỆN HỌC VẬT LÝ 9

Mục lục I. Phần mở đầu.3 1. Lý do chọn đề tài.3 2. Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài.3 3. Đối tượng nghiên cứu.4 4. Giới hạn phạm vi nghiên cứu.4 5. Phương pháp nghiên cứu.4 II. Phần nội dung. 5 1. Cơ sở lý luận.5 2.Thực trạng.8 3. Giải pháp, biện pháp.13 4. Kết quả thu được qua khảo nghiệm, giá trị khoa học của vấn đề nghiên cứu.17 III. Phần kết luận, kiến nghị .19 1. Kết luận.19 2.Kiến nghị.20 Tài liệu tham khảo21

PHÒNG GD&ĐT KRÔNG ANA

TRƯỜNG THCS LƯƠNG THẾ VINH

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

TÊN ĐỀ TÀI:

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TOÁN CHO PHẦN ĐIỆN HỌC VẬT LÝ 9

Họ và tên tác giả: Đào Khả Sơn

Đơn vị công tác: THCS Lương Thế Vinh

Trình độ đào tạo: ĐHSP Vật Lý

Môn đào tạo: Vật Lý

M c l cục lục ục lục

Trong thực tế dạy học ở các trường trung học cơ sở, việc hướng dẫn HS giảibài tập Vật Lí chưa được quan tâm đúng mức, chưa phát huy được hết vai trò củabài tập Vật Lí trong dạy học Vật lý là một môn khoa học đòi hỏi chúng ta phảinắm chắc bản chất của hiện tượng vật lý để giải quyết vấn đề Vận dụng tiến trìnhlogic, suy luận toán học để giải quyết các bài tập vật lý một cách căn bản và hiệuquả, hiểu theo nghĩa rộng thì mỗi vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoacũng chính là một bài tập đối với học sinh Sự tư duy một cách tích cực luôn luôn

là việc vận dụng kiến thức đã học để giải bài tập Chính vì vậy các kiến thức về bộmôn toán hình và toán đại là rất quan trọng trong quá trình giải bài tập vật lý,nhưng để vận dụng những kiến thức đó một cách phù hợp đối với các dạng bài tậpvật lý còn quan trọng hơn, vì nó giúp bài toán được giải quyết một cách khoa học,logic và nhanh nhất

Các bài tập vật lý có tầm quan trọng đặc biệt, để việc thực hiện tốt chươngtrình sách giáo khoa mới và dạy học theo phương pháp đổi mới có hiệu quả thìviệc hướng dẫn học sinh biết phân loại, nắm vững phương pháp và làm tốt các bàitập trong chương trình sách giáo khoa đã góp phần không nhỏ trong việc thực hiệnthành công công tác dạy học theo phương pháp đổi mới

Quyết định 404 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Đề án đổi mới chươngtrình – SGK giáo dục phổ thông cũng nêu rõ, một trong những định hướng xâydựng CT mới, SGK mới là: CT mới, SGK mới được xây dựng, biên soạn theohướng tích hợp ở các lớp học, cấp học dưới, thực hiện lồng ghép, kết hợp các nộidung liên quan với nhau ở mức độ hợp lý để tạo thành các môn học tích hợp, thựchiện giảm hợp lý số môn học, tránh chồng chéo nội dung và những kiến thứckhông hoặc chưa cần thiết đối với học sinh…

Phần “Điện học” vật lý 9 là một trong những phần quan trọng của chương trình vật

lý lớp 9 Để thực hiện tốt các bài tập vật lý phần này đòi hỏi các em phải có nền tảng kiến thức vật lý – toán học vững vàng, một tư duy logic và biết vận dụng một

phương trình bậc hai một ẩn, giải HPT bằng phương pháp thế - cộng, đồ thị hàm số….vv v để hoàn thành tốt các bài tập vật lý 9 phần điện học Chính vì thế tôi đã

chọn đề tài" MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TOÁN CHO PHẦN ĐIỆN HỌC VẬT

LÝ 9 " làm đề tài Sáng kiến Kinh Nghiệm để giúp các em học sinh có cái nhìn

sâu, rộng hơn về bộ môn vật lý nói chung và phần điện học 9 nói riêng

2 Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài:

Phân tích một cách logic các kiến thức toán học áp dụng cho môn vật lý phầnđiện học, giúp học sinh liên kết các kiến thức giữa các môn để giải quyết các bàitoán điện học

3 Đối tượng nghiên cứu

Khách thể nghiên cứu của đề tài: Hướng dẫn học sinh vận dụng logic, lý luận

chạt chẽ để giải bài tập Đối tượng nghiên cứu: Học sinh khối 9

4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu : phương pháp toán cho vật lý 9 phần điện học Địa bànnghiên cứu: Trường THCS Lương thế vinh, thị trấn buôn trấp, huyện Krông ana, tỉnhĐắk Lắk

5 Phương pháp nghiên cứu :

Trong quá trình nghiên cứu tôi đã sử dụng một số phương pháp sau :

- Phương pháp điều tra giáo dục

- Phương pháp quan sát sư phạm

- Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh

- Phương pháp vật lý

II Phần Nội Dung

1 Cơ Sở Lý Luận

Phương pháp dạy học là một bộ phận hợp thành của quá trình sư phạmnhằm đào tạo thế hệ trẻ có tri thức khoa học, về thế giới quan và nhân sinh quan,thói quen và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tế.

Phương pháp dạy học có mối liên hệ biện chứng với các nhân tố khác củaquá trình dạy học Những phương pháp dạy học phải thống nhất biện chứng giữaviệc giảng dạy của giáo viên với việc học tập của học sinh Đồng thời góp phần cóhiệu quả vào việc thực hiện tốt các khâu của quá trình dạy học Xác định kế hoạchgiáo dục, giáo dưỡng, phát triển bộ môn một cách nhịp nhàng, cụ thể hoá nhiệm vụdạy học trên cơ sở đặc điểm của học sinh, điều chỉnh kế hoạch dạy học cho sát vớidiễn biến thực tế, tổ chức và hướng dẫn học sinh học tập ở trên lớp cũng như ở nhàphù hợp với dự định sư phạm

Đối với môn vật lý ở trường phổ thông, bài tập vật lý đóng một vai trò hếtsức quan trọng, việc hướng dẫn học sinh làm bài tập vật lý là một hoạt động dạyhọc, là một công việc khó khăn, ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ của người giáo viênvật lý trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ của học sinh, vì thế đòi hỏi ngườigiáo viên và cả học sinh phải học tập và lao động không ngừng Bài tập vật lý sẽgiúp học sinh hiểu sâu hơn những qui luật vật lý, những hiện tượng vật lý Thôngqua các bài tập ở các dạng khác nhau tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạtnhững kiến thức để tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể khácnhau thì những kiến thức đó mới trở nên sâu sắc hoàn thiện và trở thành vốn riêngcủa học sinh Trong quá trình giải quyết các vấn đề, tình huống cụ thể do bài tập đề

ra học sinh phải vận dụng các thao tác tư duy như so sánh phân tích, tổng hợp kháiquát hoá để giải quyết vấn đề, từ đó sẽ giúp giải quyết giúp phát triển tư duy vàsáng tạo, óc tưởng tượng, tính độc lập trong suy nghĩ, suy luận Nên bài tập vật lýgây hứng thú học tập cho học sinh

2 Thực Trạng

2.1 Thuận lợi và khó khăn

- Đây là dịp phát huy tư duy trừu tượng, tính tích cực, tự lực cho HS rất cóhiệu quả, nếu tận dụng được thời gian để cho HS làm các loại bài tập khác nhau

Một số khó khăn:

GV cần tìm ra qui trình giải bài toán và các cách định hướng giải các bài tậpĐiện học vì SGK không giới thiệu

Kiến thức của HS còn thiếu tính hệ thống

HS chưa phát triển được kỹ năng tư duy bậc cao, khả năng diễn đạt còn yếu

2.2 Thành công – Hạn chế

Thành công.

- Rèn luyện các kỹ năng cơ bản, cần thiết trong quá trình giải bài tập

- Phát huy tư duy trừu tượng, tính tích cực, tự lực cho HS rất có hiệu quả,tận dụng được thời gian để cho HS làm các loại bài tập khác nhau

- Xây dựng mối quan hệ giữa toán học và vật lý, vận dụng các kiến thức toánhọc cho vật lý, rèn luyện tư duy và tính logic khi làm bài

2.3 Mặt mạnh – Mặt yếu.

Mặt mạnh.

- GV đã biết cách kích thích khả năng tư duy và những liên quan mật thiếtgiữa hai môn học trong học sinh

- Đa phần các em học sinh đều chăm – ngoan trong học tập

- Phần đa các em học sinh có tư duy logic và am hiểu về hiện tượng vật lý,vận dụng tốt các kỹ năng toán học khi giải bài tập

- Về nội dung kiến thức: Nội dung bài tập phần điện học rất đa dạng và

phong phú, thời gian giải bài tập trên lớp ít nên không đáp ứng đủ mục tiêu dạyhọc

- Về phương pháp dạy học của GV: GV thường hay sử dụng phương pháp

thuyết giảng truyền thống theo lối áp đặt đối với HS vẫn còn tồn tại Chưa thể hiện rõmối quan hệ giữa kiến thức Toán và Vật lý cho HS dễ hiểu và vận dụng

- Về phương pháp học của HS: HS quen học tập thụ động, ghi nhớ máy

móc, ít tự lực suy nghĩ tìm giải pháp để giải quyết vấn đề nên không hiểu kĩ,chóng quên HS chưa có phương pháp khoa học để giải bài tập Vật Lý và chưa biếtcách vận dụng kiến thức toán học vào vật lý

2.5 Phân tích, đánh giá các vấn đề về thực trang mà đề tài đã đặt ra

Trong chương I : Điện học vật lý lớp 9 yêu cầu đối với học sinh về kiếnthức là : nắm vững định luật ôm, điện trở của một dây dẫn hoàn toàn xác định vàđược tính bằng thương số giữa hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn và cường độdòng điện chạy qua nó Đặc điểm của cường độ dòng điện và hiệu điện thế đối vớiđoạn mạch mắc nối tiếp và đoạn mạch mắc song song, mối quan hệ giữa điện trởcủa dây dẫn với chiều dài tiết diện và vật liệu làm dây dẫn Biến trở và điện trởtrong kỹ thuật- ý nghĩa của các con số ghi trên các thiết bị tiêu thụ điện Viết côngthức tính công suất điện và điện năng tiêu thụ điện của một đoạn mạch, xây dựngcông thức Q = I2Rt - phát biểu định luật Junlenơ.

Về kỹ năng học sinh biết tiến hành các thí nghiệm kiểm tra hay thí nghiệmnghiên cứu để rút ra kiến thức, vận dụng được các công thức để giải bài tập Giảithích được một số hiện tượng về đoản mạch và một số hiện tượng có liên quan đếnđịnh luật Junlenxơ

Trong quá trình giảng dạy môn vật lý giáo viên thường sử dụng phươngpháp chia nhóm để học sinh thảo luận và tìm ra kết quả cho câu hỏi và giáo viênthường kết luận đúng, sai và không hướng dẫn gì thêm, việc giảng dạy vật lý nhất

là bài tập vật lý như thế sẽ không đạt được kết quả cao, vì trong lớp có các đốitượng học sinh giỏi, khá, trung bình, yếu, kém nên khả năng tư duy của các em rấtkhác nhau, đối với học sinh yếu, kém hay trung bình không thể tư duy kịp vànhanh như học sinh khá, giỏi nên khi thảo luận các em chưa thể kịp hiểu ra vấn đề

Đặc biệt sau khi hiểu về hiện tương vật lý, việc vận dụng các kiến thức toán

để tiến hành giải các bài tập vật lý cũng rất khó khăn Vì mỗi dạng bài tập Vật lýlại sử dụng một kiến thức Toán để tìm ra kết quả nhanh nhất, đúng nhất và hiệuquả nhất đối với các em học sinh còn rất nhiều hạn chế Vì thế nếu giáo viênkhông chú trọng đến việc hướng dẫn học sinh vận dụng các kiến thức Toán choVật lý khi giải các bài tập Điện Học Vật lý 9, thì các em học sinh rất khó khăntrong việc giải bài tập, đối với các em học sinh khá, giỏi việc hiểu về bản chất vật

lý đã là một sự cố gắng, chăm chỉ vượt bậc Vậy để tìm ra kết quả thì các em cần

có cái nhìn sâu, rộng và thật hiểu biết về môn Toán và môn Vật lý

Thực tế về trình độ học tập của học sinh qua khảo sát đầu năm môn vật lý ở hailớp 9A1,9A2 như sau:

3.1 Mục tiêu của giải pháp, biện pháp.

Trong SKKN này chúng tôi đã trình bày những kiến thức toán cần áp dụng chovật lý mà học sinh ít gặp và vận dụng Ở mỗi giải pháp thực hiện đều xây dựngcách áp dụng giải theo trình tự logic, dễ hiểu giúp các em hiểu hơn về bài toán vật

lý khi áp dụng các phương pháp đã được học ở bộ môn Toán Xây dựng hệ thốnghọc tập gồm 4 kiến thức Toán phổ biến, trong mỗi kiến thức chúng tôi đã trình bàycác bài tập định tính hoặc định lượng cùng các định hướng cho HS biết cách vậndụng các kiến thức đã học về toán để giải quyết các bài tập vật lý từ khó đến dễ

3.2Nội dung và cách thức thực hiện giải pháp, biện pháp.

3.2.1 Một số bài toán liên quan đến giải hệ phương trình

- Giả sử rằng ban đầu ta có hệ phương trình với các hằng số a,b,c,d,e,f và hai

ẩn số cần tìm là x và y:

Ở đây ta có hai phương pháp giải đặc trưng đó là phương pháp thế vàphương pháp cộng và dùng máy tính để giải quyết.

c PP sử dụng máy tính các loại fx 500ES hoặc fx750ES

Ấn mode -> chọn 5 -> chọn 1 và điền các giá trị a1=1, b1=3, c1=7, a2=2,

b2=1, c2=4 và ấn dấu bằng ta sẽ có các nghiệm x= 1 và y= 2

 Các phương pháp giải trên đều giải bài toán ra cùng một kết quả,nhưng khi ứng dụng vào giải các bài toán về điện học ta thường sửdụng các phương pháp thế và phương pháp cộng

- Vận dụng giải bài tập điện học:

VD: Mạch điện có điện trở R1 nối tiếp R2 và mắc nối tiếp với ampe kế Khimắc mạch điện vào hiệu điện thế không đổi U= 6V thì ampe kế chỉ 0,5A vàbiết rằng hiệu giữa hai điện trở là 4Ω Xác định giá trị R1 và R2(R2 > R1).

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

-GV: Quan sát hình vẽ và xác định điện

trở tương đương là bao nhiêu?

-GV: Dựa vào điều kiện đề bài hãy xác

định hiệu giữa hai điện trở là gì?

-GV: Rút ra HPT và lập luận giải theo

phương pháp cộng

-GV: Rút ra kết luận.

HS: R1 + R2=R (1)

HS: Vì R2 > R1 nên ta có R2 – R1= 4 (2)

3.2.2 Một số bài toán liên quan đến giải phương trình bậc hai

- Giả sử ta có bài toán phương trình bậc hai một ẩn “x” với các hằng số a, b, c

và phương trình bậc hai có dạng : ax2 + bx + c = 0 (a ≠ 0)

Cách giải :

a. Phương pháp giải bằng công thức

- Tính biệt số : 𝛥 = b2 – 4ac

- Nếu 𝛥 < 0 thì phương trình (2) vô nghiệm

- Nếu 𝛥 = 0 thì phương trình (2) có nghiệm kép :

- Nếu 𝛥 > 0 thì phương trình (2) có 2 nghiệm phân biệt :

b Phương pháp sử dụng máy tính các loại fx 500ES hoặc fx750ES

Ấn mode -> chọn 5 -> chọn 3 và điền các giá trị a, b, c và ấn dấu bằng ta sẽ

có các nghiệm x

- Vận dụng giải bài tập điện học:

VD: Cho hai điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp với ampe kế và được mắc vàomạch điện có hiệu điện thế không đổi U= 9V Nếu R1 nối tiếp R2 thì ampe kếchỉ 1A, còn khi R1 song song R2 thì ampe kế chỉ 4,5A Xác định giá trị R1 và

điện trở tương đương là bao nhiêu?

-GV: Rút ra HPT và lập luận giải theo

phương pháp thế

HS: R1 + R2=R (1)

GV: Sử dụng điều kiện đầu bài để rút

(5)Thay các giá trị của (5) vào (4)ta

được hai nghiệm R1:

HS: Vì R1 > R2 nên ta chọ giá trị khi

R1 = 6Ω thì R2=3Ω thỏa mãn bàitoán

3.2.3 Một số bài toán liên quan đến bất đẳng thức Côsi(Cauchy).

Với hai số thực không âm x và y ta luôn có:

Và dấu bằng xảy ra khi x = y => nghĩa là vế trái có giá trị

nhỏ nhất khi vế trái bằng vế phải

- V n d ng gi i b i t p i n h c:ận dụng giải bài tập điện học: ục lục ải bài tập điện học: ài tập điện học: ận dụng giải bài tập điện học: điện học: ện học: ọc:

VD: Cho mạch điện như

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

-GV: Xác định giá trị điện trở của Đ

-GV: Xác định điện trở tương đương

HS: Ta có điện trở của đèn Rđ=12Ω

HS: Mà R2//Rđ nên ta có:

- GV: Lập luận khi phân số đạt cực

đại(max) thì mẫu số như thế nào?

- GV: Sử dụng bất đẳng thức Cô Si

để rút ra kết quả:

R2đ=Mặt khác ta lại có RntR2đ:

- GV: Dấu = xảy ra khi nào?

Đồ thị của hàm số y = ax + b (a ≠ 0) là một đường thẳng :

Cắt trục tung tại điểm có tung độ là b, b gọi là tung độ góc

Song song đồ thị của hàm số y = ax

Ví dụ : vẽ đồ thị của hàm số y = x + 2

Giải

TXD : R

Ta có : a = 1 > 0 : hàm số đồng biến

Hình 4

Bảng giá trị :

đồ thị của hàm số y = x + 2 là đường thẳng đi

qua hai điểm A(1 ; 3) và B(2 ; 4)

- Vận dụng giải bài tập điện học:

Đó là những bài tập mà trong dữ kiện đã cho của đề bài và trong tiến trìnhgiải có sử dụng về đồ thị Loại bài tập này có tác dụng trước hết giúp học sinh nắmđược phương pháp quan trọng biểu diễn mối quan hệ giữa số và các đại lượng vật

lý, tạo điều kiện làm sáng tỏ một cách sâu sắc bản chất vật lý

Trong chương I vật lý 9 bài tập đồ thị tuy không nhiều nhưng hướng dẫn loạibài tập này giúp học sinh nắm được phương pháp đồ thị trong việc xác định số liệu

để trả lời các câu hỏi

Ví dụ 9: Trên hình 4 vẽ đồ thị kiểu biểu diễn

sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu

điện thế của hai dây dẫn khác nhau

a, Từ đồ thị hãy xác định giá trị cường độ dòng

điện chạy qua mỗi dây dẫn khi hiệu điện thế

đặt giừa hai đầu dây dẫn là 3V

b, Dây dẫn nào có điện trở lớn nhất? Nhỏ nhất?

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

-GV: Quan sát đồ thị chỉ ra trên đồ thị có

mấy đường biểu diễn điện trở?

-GV: Xác định cường độ dòng điện chạy

qua

mỗi điện trở khi hiệu điện thế hai đầu dây

là 3V

-HS: 3 đường: R1,R2,R3

-HS: Từ trục hành biểu diễn hiệu

điện thế U tại vị trí 3V ta gióngđường thẳng song song với trụctung biểu diễn I ta có:

-GV: Điện trở nào có giá trị lớn nhất? Nhỏ

nhất?

I1=5mA; I2=2mA; I3=1mA

-HS: R1=   600 

005 , 0

3

1

I U

R2=   1500 

002 , 0

3

2

2

I U

R3=   3000 

001 , 0

3

3

3

I U

3.3 Điều kiện thực hiện giải pháp, biện pháp.

- Trường THCS Lương Thế Vinh là một trong những trường hàng năm có tỉ

lệ học sinh khá, giỏi cao trong huyện Học sinh có ý thức học tập tốt, nền tảng kiếnthức của các em vững vàng, đặc biệt là các lớp chọn và cận chọn, nên khi tiếp thukiến thức về bộ môn Toán và Vật lý là tương đối tốt chính vì thế khi hướng dẫncác em vận dụng các kiến thức toán cho vật lý, phần đa các em tiếp thu nhanh, nhớlâu, các em đã hiểu được bản chất của các hiện tượng vật lý và biết vận dụng cáccông thức toán đại vào giải bài tập, tư duy logic để hoàn thành tốt các bài tập vật lýphần điện học 9 từ dễ đến khó

3.4 Mối quan hệ giữa các giải pháp, biện pháp.

- Các cách giải và công thức toán vận dụng để giải quyết bài tập vật lý 9phần điên học đều có mối quan hệ chặt chẽ đối với từng đối tượng học sinh Giỏi,Khá, Trung bình, Yếu, kém Với mục tiêu xây dựng mối liên kết chặt chẽ giữaToán và Vật Lý Vì khi giải quyết các dạng bài tập vật lý đòi hỏi các em phải hiểuhiện tượng vật lý và bản chất vật lý, sau đó biết lựa chọn, vận dụng các kiến thứcToán đã học để giải quyết vấn đề đặt ra

3.5 Kết quả khảo nghiệm, giá trị khoa học của vấn đề nghiên cứu.

- K t qu kh o sát ch t lết quả khảo sát chất lượng môn vật lý 9 đầu năm: ải bài tập điện học: ải bài tập điện học: ất lượng môn vật lý 9 đầu năm: ượng môn vật lý 9 đầu năm:ng môn v t lý 9 ận dụng giải bài tập điện học: điện học:ầu năm:u n m:ăm: