SKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điện

SKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điện

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ

I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Môn vật lý là một trong những môn học khá quan trọng trong nhà trường phổ thông, đồng thời nó cũng được áp dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày của mỗi con người chúng ta Hơn nữa môn học này càng ngày lại càng càng yêu cầu cao hơn để đáp ứng kịp với công cuộc CNH- HĐH đất nước , nhằm từng bước đáp ứng mục tiêu giáo dục đề ra " Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài", góp phần xây dựng Tổ Quốc ngày một giàu đẹp hơn

Hơn nữa đội ngũ học sinh là một lực lượng dự bị nòng cốt và thật hùng hậu

về khoa học kỹ thuật, trong đó kiến thức, kỹ năng vật lý đóng góp một phần không nhỏ trong lĩnh vực này Kiến thức, kỹ năng vật lý cũng được vận dụng vào cuộc sống thực tiễn của đời sống con người

Bài tập Vật lý giúp học sinh hiểu sâu hơn về hiện tượng Vật lý, những quy luật Vật lý, biết phân tích và ứng dụng chúng vào thực tiễn Trong nhiều trường hợp dù giáo viên có cố gắng trình bày rõ ràng, hợp lô gíc, phát biểu định nghĩa, định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng phương pháp và có kết quả thì đó mới là điều kiện cần chứ chưa phải là đủ để học sinh hiểu sâu sắc và nắm vững kiến thức Qua nhiều tài liệu, nhiều chuyên đề bồi dưỡng thường xuyên, qua quá trình công tác, qua học hỏi đồng nghiệp… tôi rút ra được một phương pháp dạy đạt hiệu quả ngày càng cao hơn cho học sinh của mình trong giảng dạy, đó là

Để thực hiện được điều đó trước hết người giáo viên phải có đủ kiến thức, có

sự say mê nghề nghiệp, có tấm lòng tận tụy với học sinh Với mỗi bài dạy giáo viên phải nghiên cứu kỹ sách giáo khoa, để hiểu được dụng ý của từng mục trong sách giáo khoa, phải chuẩn bị tốt thí nghiệm, tìm tòi, nghiên cứu thêm tài liệu tham khảo, đặt hệ thống câu hỏi hợp lý, tạo không khí sôi nổi, có liên hệ thực tế, từ đó giáo viên nâng cao dần kiến thức để học sinh tự khai thác nội dung, tự giải quyết vấn đề Những tiết học như vậy tiềm năng trí tuệ, tư chất của học sinh được phát huy tối đa, từ đó mình dễ dàng nhận thấy để có phương án, bồi dưỡng nâng cao kiến thức, năng lực cho học sinh này

II THỰC TRẠNG:

Học sinh đại trà đa số nhận thức đều có hạn, nên khi giải các dạng bài tập vật lí thường ít hiểu rõ về bản chất của nó Đặc biệt Học sinh đại trà đa số nhận thức đều có hạn, nên khi giải các dạng bài tập Vật lí thường ít hiểu rõ về bản chất của nó Đặc biệt là việc định hướng và tìm ra phương pháp giải cho bài tập đó là rất quan trọng

Qua khảo sát thực tế ở trường THCS Đỉnh Bàn về chất lượng môn Vật lý đầu tháng 9 năm 2016 như sau:

Qua thực trạng trên ta thấy: Việc định hướng cho học sinh giải các bài tập Vật

lí là rất quan trọng Đặc biệt là việc hiểu đúng bản chất Vật lí và vận dụng được kiến thức Vì vậy, vấn đề đặt ra là phải có được một hệ thống bài tập cơ bản, khoa học, giúp cho học sinh vừa ham thích, vừa hiểu và vận dụng được kiến thức đó vào

III CƠ SỞ ĐỊNH HƯỚNG KHI GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ

giải đáp được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học chặt chẽ Quá trình giải một bài toán Vật lý thực chất là tìm hiểu điều kiện bài toán, xem xét hiện tượng Vật lý được đề cập và dựa trên kiến thức Vật lý, Toán để nghĩ tới những mối liên

hệ có thể qua các đại lượng đã cho và các đại lượng cần tìm Sao cho có thể thấy được đại lượng phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp đại lượng đã cho Từ đó

đi tới chỉ rõ những mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tìm chỉ với những cái đã hết, tức là tìm được với giải đáp

Không thể nói về một phương pháp chung, vạn năng có thể áp dụng đề giải quyết được mọi bài toán Vật lý Tuy nhiên, từ sự phân tích về thực chất hoạt động giải một bài toán Vật lý, thì ta có thể chỉ ra những nét khái quát, xem như một sơ

đồ định hướng các bước chung của tiến trình giải một bài toán Vật lý Đó là cơ sở

để giáo viên xác định phương pháp hướng dẫn học sinh

PHẦN II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

I PHƯƠNG PHÁP CỤ THỂ VỀ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN. 1.Tính điện trở tương đương của một đoạn mạch chưa nhìn rõ cấu trúc của mạch.

- Bước 1: Tóm tắt đầu bài và đặt tên điện trở (nếu cần)

- Bước 2: Đặt tên các điểm đặc biệt trên mạch (thường là các nút) và tiến hành vẽ lại mạch

Lưu ý: +Các điểm đặc biệt này thường đặt thẳng hàng.

+Vẽ lại mạch cho tớí khi mạch nhìn rõ cấu trúc (chập các điểm có cùng điện thế với nhau)

Hình 1.

R

R

A

B

Hình 2.

- Bước 3: Viết cấu trúc mạch và giải bài toán mạch điện hỗn hợp

2 Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch nối tiếp và song song:

- Xác định cấu trúc của mạch Ta có thể chập hai đầu dây dẫn (hoặc hai đầu dụng cụ có R bằng 0) thành một điểm hay tách 1 điểm ra thành 2 đầu của một dây dẫn

- Sử dụng định luật Ôm cho từng đoạn mạch, kết hợp với tính chất của dòng điện tại nút

- Tính toán đưa ra kết quả

II CÁC VÍ DỤ CỤ THỂ VỀ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN.

1) Dạng 1:

Bài 1.1: Tính điện trở tương đương của mạch điện Hình 1, biết các điện trở có

giá trị bằng nhau và bằng R

Giải:

- Bước 1: Tóm tắt đầu bài và đặt tên điện trở (nếu cần).

- Bước 2: Đặt tên các điểm đặc biệt trên mạch (thường là các nút) và lưu ý

cho HS:

+ Các điểm nối với nhau bằng dây nối hoặc (ampekế) có điện trở không đáng

kể được coi là trùng nhau ta tiến hành vẽ lại mạch

+ Vôn kế có điện trở vô cùng lớn có thể (tháo ra) khi tính toán

+Trong các bài nếu không có ghi chú gì đặc biệt, người ta thường coi là

R1

R2

A

B

C

R1

R3

Hình 4.

R1

C

A

B

A

R2

R3

D

,

chưa vẽ được giáo viên gợi ý thêm ? Giữa 2 điểm Avà C có mấy điện trở? Giữa 2 điểm C và D có mấy điện trở? Giữa 2 điểm Avà C có mấy điện trở ?

R

R 

Bài 1.2: (Mở rộng bài toán 1 1) Từ sơ đồ Hình 3, điều kiện bài toán như bài

Giải:

Mạch vẽ lại như Hình 6:

Từ sơ đồ mạch điện ta có:

Điện trở tương đương:

Hình 3.

Hình 5.

Hình 6.

R1

C

A

B

V

R1

A

B

R2

R3

D

Hình 8.

2 3 23

2 3

2

R

3

2 2

R R

R R R  R 

234 1

234 1

3

.

2

td

R R

R

R





Bài 1.3: (Mở rộng bài toán 1.2) Biết các điện trở có giá trị bằng nhau và

Giải: Vì Rv rất lớn nên dòng điện không đi qua Vônkế Ta có mạch điện

tương đương như sau (Hình 8):

Từ sơ đồ mạch điện ta có:

Điện trở tương đương:

R R



tương tự bài 2)

Bài 1.4: (Mở rộng bài toán 1.3) Biết các điện trở có giá trị bằng nhau và

Hình 7.

R1

C

A

B

R5

A

B

Hình 10.

R1

R5

R4

R2

D

C

R2

A

B

Giải:

Ta có mạch điện tương đương như sau (Hình 10):

Từ sơ đồ mạch điện ta có:

Vì tính chất đối xứng nên có thể chập C với D

Điện trở tương đương:

2

2 2 2

AB

R R R

R    R

* Khi HS quen với việc phân tích sơ đồ thì ta không cần đặc tên các điện trở

Bài 1.5: (Cho các số liệu cụ thể)

Bài 1.5.1: Cho mạch điện như hình 11: UAB = 6V; R1 = 10; R2 = 15;

Ampe kế?

Giải:

- Do điện trở của các ampe kế rất nhỏ nên ta có thể chập 2 đầu dây của 2 ampe kế lại Khi đó ta có mạch như sau:

Hình 9.

Hình 11.

R1

I1

I2

I3

Hình 12.

B

R1

M

A

B

I2

Hình 13.

R1

B

A

D

Hình 14

- Cường độ dòng điện chạy qua các

điện trở là:

6 0,6 10

AB

U

R

6

0, 4 15

AB

U

R

6 2 3

AB

U

R

1 2 3 0,6 0, 4 2 3

- Chiều của dòng điện qua các ampekế:

Bài 1.5.2:

Cho mạch điện như hình vẽ (Hình 14):

Các Ampe kế có điện trở không đáng kể Xác định số chỉ các Ampe kế

A

R2

R1



I3

I1

I2

R1



Hình15.

Giải:

6 1 6

A

U

R

- A 2 chỉ số O: C trùng A nên mạch còn lại là: A1 nt R3

6 2 3

A

U

R

c) Khi K1, K2 đều đóng

- C trùng A: B trùng D

1

1

6 1 6

U

R

,

2

2

6 1 6

U

R

,

3

3

6 2 3

U

R

Dòng điện trong mạch chính là:

Biểu diễn chiều của dòng điện trên lược đồ thực ( Dựa vào chiều dòng trên

lược đồ đã rút gọn).(Hình 16)

R1

R2

B

A

C

D

Hình 16

I2

I3

I

A

B

Hình 17.

D

C

A

+

* Sau khi KS đã biết phân tích mạch điện ta ra thêm bài tập trên cũng với 4 điện trở nhưng yêu cầu tính các giá trị của các R

Bài 1.5.3: Cho mạch điên như hình vẽ.

= 18V Bỏ qua điện trở của dây nối và của Ampe kế

a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB?

* Sau khi KS đã biết phân tích mạch điện ta ra thêm bài tập trên cũng với 4 điện trở nhưng yêu cầu tính các giá trị của các R,và các đại lượng vật lý khác

A

B

Hình 18.

D

C

A

+

A

Hình 19.

R3

R1

R2

D

C

A

+

_

Giải:

1 2

3 R 4

R

Đặt

3 4

20

20 ; R

Do Ampe kế có điện trở không đáng kể nên ta chập C với D

Điện trở tương đương của mạch điện là:

3 4

1 2

.

R +R

AB

R R

R R R

Gọi I là cường độ dòng điện chạy trong mạch chính

I

I I 

4 1

1 4

.

R





Cực dương của Ampe kế mắc ở C nên dòng điện qua Ampe kế có chiều từ C dến D

Cường độ dòng điện qua Ampe kế là:

Hình 20.

C

U

A

B

A

4

3 1

1 4

2

A

R I



1 4

1 4

0, 3( )

A



Điện trở của đoạn mạch điện là:

3 1 4

10 2

AB

R

18 400 10

AB

U I R



Giải phương trình trên, loại nghiệm âm

400

R

Bài 1.5.4: Cho mạch điên như hình 20 Các điện trở R1, R2, R3 ,R4 và Ampe kế

là hữu hạn, hiệu điện thế giữa hai điểm AB là không đổi

3 1

2 4

R R

đáng kể Xác định chiều dòng điện qua Ampe kế và số chỉ của nó?

c) Thay Ampe kế bằng một Vôn kế có điện trở rất lớn Hỏi Vôn kế chỉ bao nhiêu? Cực dương của vôn kế mắc vào điểm C hay D?

Giải:

I2, I3 ,I4 và IA

Vẽ lại mạch điện ta có:

A

Hình 21.

R1

R3

R2

D

C

A

+

_

I1

I2

I4

Tử (1) và (2) ta có:

1 2 12

1 2

2 3+6

R R R



R3//R4 nên

3 4 34

3 4

3 6+6

R R R



2, 4

U



12 1

1

2.4

0.8 3

U

R

34 3

3

3, 6

0, 6 6

U

R

1 3

1 3

U

2 4

2 4

6

0, 5

6 6

U

1 1 1

2

3

U I R   V

Vôn kế chỉ 1V -> Cực dương của vôn kế mắc vào C

2) Dạng 2:

B

A

D

C

B

A

D

C

O

2

1

A

D C

Hình 24.

Bài 2.1: Cho mạch điện như hình vẽ (Hình 22) Các điện trở có giá trị bằng

nhau và bằng R Hãy tính điện trở tương đương giữa hai điểm A và B?

Ta có: Điện trở tương đương đoạn mạch AB là:

2 2

.

2 2

AB

R R

R R



Bài 2.2: (Mở rộng bài toán 1) Cho mạch điện như hình vẽ Các điện trở có giá

trị bằng nhau và bằng R Hãy tính điện trở tương đương giưa hai điểm A và B?

Vì tính chất đối xứng, có thể chập C,D Ta có mạch điện như sau (Hình 24):

Điện trở tương đương đoạn mạch AB là:

2

3 3 3

AB

R R R

R   

Bài 2.3: (Mở rộng bài toán 2) Cho mạch điện như hình vẽ (Hình 25) Các

điện trở có giá trị bằng nhau và bằng R Hãy tính điện trở tương đương giữa hai điểm A và O?

Hình 23.

B

A

D

C

O

Hình 25.

C D

0

A

B

Hình 26.

Giải:

Vì tính chất đối xứng, có thể chập C,D (vì có cùng điện thế) Ta có mạch điện như (Hình 26):

R R R

nt ntR



1

0,5 (0,5 )

0,5 0,5



0,785

0, 467 0,785

AO

R R

R R



3) Dạng 3:

Bài 3.1: Cho mạch điện như hình vẽ Các đoạn dây là dây điện trở có giá trị

A

H

G

F

B

D

C

E

3

4

2

1

12

10

7

6

8

9

5

11

A

DEB

* Ta có sơ đồ mạch điện tương đương như sau:

Từ sơ đồ mạch điện tương đương ta có:

Cấu trúc mạch điện:

(R1 // R2 // R3) nt (R4 // R5 // R6 // R7 // R8 // R9) nt (R10 // R11 // R12) Điện trở tương đương đoạn mạch AB là:

5

3 6 3 6

AB

R R R R

R    

Bài 3.2: (Mở rộng bài 1) Cho mạch điện như hình vẽ Các đoạn dây là dây

Hình 27.

Hình 28.

A

H

G

F

B

D

C

E

3

4

2

1

12

10

7

6

8

9

5

11

A

D

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R9

R7

R8

R12

F

G

Hình 30.

* Ta có sơ đồ mạch điện tương đương như sau:

Từ sơ đồ mạch điện tương đương ta có cấu trúc mạch như sau:

Điện trở tương đương đoạn mạch BC là:

5

BC

R

R

 

  

2

AD

R

R

Bài 3.3: (Mở rộng bài toán 2) Cho mạch điện như hình vẽ Các đoạn dây là

Hình 29.

A

H

G

F

B

D

C

E

3

4

2

1

12

10

7

6

8

9

5

11

A

R3

R11

R10

R4

R5

R6

R7

R8

R9

R2

R1

R13

Hình 32.

* Ta có sơ đồ mạch điện tương đương như sau:

Từ sơ đồ mạch điện tương đương ta có cấu trúc mạch như sau:

[(R1// R2 // R3) nt (R4 // R5 // R6 // R7 // R8 // R9) nt (R10 // R11 // R12)] // R13

Điện trở tương đương đoạn mạch AG là:

5

AG

R

 

PHẦN II KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

I KẾT LUẬN

Phần bài tập vật lý dạng sơ đồ mạch điện liên quan đến đại lượng này rất nhiều gồm bài tập định lượng Việc áp dụng các phương pháp phân tích sơ đồ

Hình 31

mạch điện như trờn sẽ giỳp cho học sinh dễ hiểu hơn về bản chất của cỏc dạng bài tập liờn quan

Thực tế qua nội dung học này giỳp học sinh nắm được cỏc dạng bài tập về sơ

đồ mạch điện Cỏc bài tập đó giỳp học sinh xoỏy sõu vấn đề, biết vận dụng để phõn tớch mạch điện trong cỏc dạng bài tập khú hơn, tạo cho cỏc em niềm say mờ, hứng thỳ và sỏng tạo hơn trong việc giải cỏc bài tập mụn vật lý cũng như trong thực tiễn

về cỏc vấn đề Vật lý

Sau khi ỏp dụng day ụn tập thờm cho học sinh thỡ kết quả đạt cao hơn nhiều,

Cụ thể: Học sinh biết giải cỏc dạng bài tập, hiểu đỳng bản chất vấn đề và biết vận dụng kiến thức trờn 90%

Vỡ thời gian trực tiếp hướng dẫn học sinh cú hạn nờn giỏo viờn phải rốn cho học sinh thúi quen tự học là chớnh - Do đú rất nhiều dạng bài tập nữa mà giỏo viờn

cú thể đưa vào thờm, giới thiệu thờm một số tài liệu tham khảo cú liờn quan để học sinh tự tỡm tũi, nghiờn cứu Trong điều kiện như thế chỉ cú hỡnh thức học như vậy thỡ bản thõn học sinh mới nõng cao được kiến thức cho mỡnh mà thụi

Nh vậy ta có thể khẳng định trí tuệ và phơng pháp dạy học của thầy là 2 yếu

tố quyết định kết quả học tập của học sinh Nhng trí tuệ và phơng pháp hay không phải tự nhiên có đợc mà đòi hỏi ngời thầy phải say mê với nghề, học hỏi rèn luyện trong lĩnh vực chuyên môn, đó là bài học sâu sắc mà chỳng tôi rút ra đợc trong quá trình giảng dạycủa bản thân trong thời gian qua

II KIẾN NGHỊ.

Trờn đõy là một số giải phỏp và bài học kinh nghiệm nhỏ của bản thõn, dự sao nú cũng gúp một phần nhỏ trong việc nõng cao chất lượng dạy và học ở bộ mụn vật lớ 9 của tụi rất mong nhận được những ý kiến đúng gúp của bạn đọc, đặc biệt là cỏc đồng nghiệp để chỳng tụi cú thể nõng cao hơn nữa chất lượng giảng dạy của mỡnh

Xin chõn thành cảm ơn!

Hà Tĩnh, ngày 06 thỏng 10 năm 2016