chuyên đề vận dụng định luật ôm cho đoạn mạch nối tiếp, song song trong chương trình vật lý lớp 9

Xuất phát từ thực tế giảng dạy, các bài tập áp dụng định luật Ôm cho các đoạn mạch trong Vật lý 9 đều rất phong phú và đa dạng.. Mỗi bài là một dạng khác nhau, tuy nhiên trong quá trình

CHUYÊN ĐỀ PHỤ ĐẠO HỌC SINH YẾU KÉM

VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT ÔM TRONG ĐOẠN MẠCH NỐI

TIẾP, SONG SONG

Môn: Vật lí Người viết: Nguyễn Thị Hiền Chức vụ: Giáo viên

Đơn vị công tác: Trường THCS Hai Bà Trưng

Phúc Yên, tháng 11 năm 2019

MỤC LỤC

Trang PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Lí do chọn đề tài

Giáo dục phổ thông nước ta đang thực hiện bước chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực người học, từ chỗ quan tâm đến

việc họcsinh học được cái gì đến chỗ quan tâm học sinh vận dụng được cái gì qua việc học Để đảm bảo được điều đó, nhất định phải thực hiện thành công việc chuyển từ phương pháp dạy học theo lối “truyền thụ một chiều” sang dạy cách học, cách rèn luyện kĩ năng, vận dụng kiến thức vào thực tiễn tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú, phát triển phẩm chất, năng lực cho người học Đồng thời phải coi trọng cả kiểm tra đánh giá kết quả học tập với với kiểm tra đánh giá trong quá trình học tập để có thể tác động kịp thời nhằm nâng cao chất lượng của các hoạt động dạy học và giáo dục

Bài tập vật lí là một trong những phương tiện rất tốt để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vẫn đề của thực tiễn Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh Trong khi làm bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà học sinh rút ra được cho nên tư duy của học sinh phát triển, năng lực làm việc tự lực của các em được nâng cao, tính kiên trì được phát triển

Xuất phát từ thực tế giảng dạy, các bài tập áp dụng định luật Ôm cho các đoạn mạch trong Vật lý 9 đều rất phong phú và

đa dạng Mỗi bài là một dạng khác nhau, tuy nhiên trong quá trình giảng dạy, tôi nhận thấy rằng học sinh đa số yếu về kỹ năng phân tích đề cũng như cách phân biệt các loại mạch điện để có hướng sử

dụng kiến thức để vào giải bài tập đó Ngoài ra việc số tiết bài tập được bố trí trong

chương còn ít nên rất hạn chế về mặt thời gian để dạy cho học sinh trên lớp Nếu giải được bài tập sẽ giúp học sinh khắc sâu hơn kiến thức đã học và đặc biệt là biết vận dụng kiến thức vật lý để giải quyết những nhiệm vụ của học tập và giải thích được những hiện tượng vật lý có liên quan đến cuộc sống Khi giải bài tập vật lý học sinh phải vận dụng các thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hoá Để xác định bản chất vật lý của từng bài tập, từ đó mới chọn lựa các công thức sao cho phù hợp với từng bài tập Vì thế, việc hướng dẫn học sinh để giải bài tập vật lý cho học sinh là việc rất cần thiết nhằm nâng cao hiệu quả của đào tạo

Trong những năm gần đây SGD & ĐT tỉnh Vĩnh Phúc đã lựa chọn hình thức thi vào THPT bao gồm các bộ môn: Văn – Toán – Tiếng anh và các môn tổ hợp Bất cứ môn học nào trong tổ hợp môn tự nhiên, xã hội cũng ngẫu nhiên có rơi vào

Xuất phát từ quan điểm trên nên tôi đã chọn đề tài nghiên cứu là: “Vận dụng định luật Ôm cho đoạn mạch nối tiếp, song song trong chương trình vật lý lớp 9” nhằm giúp đỡ để các em đặc biệt là các em có lực học trung bình – yếu

2 Mục đích của chuyên đề

Học sinh có kĩ năng phân tích đề, nắm được yêu cầu của đề

Tránh các lỗi sai thường gặp khi giải mạch điện

Phân biệt các loại mạch điện, cách mắc mạch điện và cách giải các dạng bài của

định luật Ôm cho các đoạn mạch trong vật lý 9

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Kĩ năng nhận biết, phân tích bài tập định luật Ôm cho các đoạn mạch của vật

lý 9

4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu

Các dạng bài tập định luật Ôm cho các đoạn mạch của vật lý 9

Học sinh khối 9 của trường Trung Học Cơ Sở Hai Bà Trưng, đặc biệt là đối tượng học sinh: TB – Yếu - Kém

Thời gian: năm học 2019 - 2020

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp trực quanPhương pháp thống kê

- Phương pháp điều tra, đánh giá kết quả

PHẦN 2: NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: KIẾN THỨC CHUẨN BỊ

1 Kiến thức sử dụng

1) Định luật Ôm :

- Nội dung: Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện

thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở mỗi dây

- Biểu thức:

U I R



Với U: Hiệu điện thế, (V)

R: Điện trở dây dẫn ()

I: Cường độ dòng điện (A)

2) Đoạn mạch nối tiếp

+ Cường độ dòng điện:

I = I1 = I2

+ Hiệu điện thế:

U = U1 + U2

+ Mối quan hệ giữa hiệu điện thế và điện trở:

1 1

2 2

+ Điện trở tương đương:

Rtđ = R1 + R2

Chú ý:

Các công thức trên vẫn đúng trong trường hợp mạch điện có n điện trở mắc nối tiếp

Điện trở tương đương luôn lớn hơn các điện trở thành phần: Rtđ > R1, R2

Nếu có “n” điện trở nối tiếp và các điện trở đều bằng nhau: R1 = R2 =…= Rn

= R:

Rtđ = nR; Trong đó n là số điện trở mắc nối tiếp

3) Đoạn mạch song song:

+ Cường độ dòng điện :

I = I1 + I2

+ Hiệu điện thế:

U = U1 = U2

+ Mối quan hệ giữa cường độ dòng điện chạy trong mạch rẽ và điện trở:

1 2

2 1

I R

+ Điện trở tương đương:

1 2

td

R R R

Chú ý:

Các công thức trên vẫn đúng trong trường hợp mạch điện có n điện trở mắc song song

Điện trở tương đương luôn nhỏ hơn các điện trở thành phần: Rtđ < R1, R2

Nếu có “n” điện trở song song các điện trở đều bằng nhau: R1 = R2 =…= Rn

= R: d

R

Rt

n



Nếu có hai điện trở mắc song song:

1 2

1 2

.

Rt





CHƯƠNG 2:

PHÂN LOẠI MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT ÔM

CHO CÁC ĐOẠN MẠCH

Phương pháp chung: Các bước giải bài tập:

- Bước 1: Tìm hiểu tóm tắt đề bài, vẽ sơ đồ mạch điện (nếu có)

- Bước 2: Phân tích mạch điện, tìm công thức liên quan đến các đại lượng cần tìm

- Bước 3: Vận dụng công thức đã học để giải bài toán

- Bước 4: Kiểm tra kết quả, trả lời

Dạng 1: Tính các thông số về điện trở, hiệu điện thế, cường độ dòng điện

của đoạn mạch điện trở mắc nối tiếp

Chú ý:

Khi tính hiệu điện thế, bài toán có thể yêu cầu dưới dạng tìm số chỉ của vôn kế

Khi tính cường độ dòng điện, bài toán có thể yêu cầu dưới dạng tìm số chỉ của ampe kế

Bài toán tổng quát:

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

1) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch

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

Hướng dẫn giải:

Ta có R nt R nt R1 2 3 nt nt R n nên

Điện trở tương đương của mạch là: Rtđ R1R2R3 R n ()

Cường độ dòng điện qua mạch chính là: td ( )

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: U1 I R V ( ) 1 ; U2 I R V ( ) 2 ; ; U n I R V ( )n

Ví dụ 1: Cho đoạn mạch gồm hai điện trở R1 = 15  ; R2 = 10  được mắc nối tiếp với nhau Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là U = 50V ( hình vẽ)

1)Tính điện trở tương đương của đoạn mạch

2)Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở

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

Hướng dẫn giải

Hướng dẫn giải:

Ta có: R1ntR2

a) Điện trở tương đương của đoạn mạch:

1 2

tñ

R R R = 15+ 5 = 20(  ) b)Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở:

I = I1 = I2=

50 2,5( ) 20

td

U

A

c)Hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở là:

1 1 2,5.15 37,5( )

2 2 2,5.10 25( )

Đáp số

Ví dụ 2:

Một đoạn mạch gồm ba điện trở R1 = 5  ; R2 = 15  ; R3 = 10  được mắc nối tiếp với nhau (Hình vẽ)

Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là U = 12V

1) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch

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

Hướng dẫn giải

Tóm tắt:

R1 = 5 

U

+

-R1

R2

R2 = 15 

R3 = 10 

U = 12V

1) Rtđ=?

2)U1=?, U2=?, U3=?

Hướng dẫn giải

Ta có R nt R nt R1 2 3 nên:

1) Điện trở tương đương của mạch:

R tñ=R1+R2+R3 = 5 + 15 + 10 = 30 

2) Cường độ dòng điện trong mạch chính:

12

0, 4( ) 30

tñ

U

R

Mặt khác, ta có: I1 = I2 = I3 = I = 0,4(A)

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

1 1 0, 4.5 2( )

U I R   V ; U2 I R 2  0, 4.5 6( )  V ; U3 I R 3  0, 4.10 4( )  V

Đáp số

Ví dụ 3: Cho mạch điện (hình vẽ) Biết: R1 = 5  ; R2 = 15  ; vôn kế chỉ 3V 1)Số chỉ của ampe kế là bao nhiêu?

2)Tính hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch

Hướng dẫn giải:

Ta có: R1ntR2

Điện trở tương đương của đoạn mạch:

1 2

tñ

R R R = 5 +15 = 20() 1)Cường độ dòng điện qua điện trở R1:

+

-R1

R2

A B

V A

1 1

1 1

3

0, 2( ) 15

V

U U

2)Ta có I = I1= I2 = 0,2(A)

Hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch

UAB = I.RAB = 0,2.20 =4(V) Đáp số

Dạng 2: Tính các thông số về điện trở, hiệu điện thế, cường độ dòng điện

của đoạn mạch điện trở mắc song song

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)

1) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch

2) Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở

Phương pháp giải:

a) Vì R1, R2, R3 , Rn mắc song song nên

Điện trở tương đượng của mạch là: 1 2

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

Ví dụ 1: Cho hai điện như hình vẽ

Biết R1 = 10, ampe kế A1 chỉ 1,2A, ampekế A chỉ 1,8A Tính:

1) Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch

2)Điện trở R2

3) Điện trở tương đương của mạch

Tổ KHTN – Trường THCS Hai Bà Trưng Trang 10

A1

R1

R2 A

Phân tích bài toán:

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

1 2 3

td

R R R R  Rtđ =

1 2 3

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

Hướng dẫn giải:

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

2) Điện trở R2

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

R2=U

I2=

12

0,6=20

3) Cách 1: Điện trở tương đương của mạch là: Rtđ =

U

12 1,8 6,7  Cách 2: Vì R1// R2 nên 1 2

td

R R R  Rtđ =

1 2

1 2

6,7

10 20

R R

Ví dụ 2:

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

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

Phân tích bài toán:

R1 R2 R3 U

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

1 2 3

td

R R R R  Rtđ =

1 2 3

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

Hướng dẫn giải:

1/)Ta có R1 //R2 //R3 nên: Điện trở tương đương của mạch là:

1

R tñ=

1

R1+

1

R2+

1

R3=

1

6+

1

12 +

1

16=

15

48 ⇒R tñ=48

15 =3,2

2) Cường độ dòng điện qua mạch chính: I= U

R tñ=

2,4 3,2=0 ,75 A

Vì mạch gồm 3 điện trở mắc song nên U= U1 = U2 = U3  cường độ dòng điện qua từng điện trở là:

I1=U

R1=

2,4

6 =0,4 A ; I2=U

R2=

2,4

12 =0,2 A ; I3= U

R3=

2,4

16 =0 , 15 A

Dạng 3 Áp dụng định luật ôm cho mạch hỗn hợp

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

1) Tính điện trở tương đương của mạch

2) Tính cường độ dòng điện qua mạch chính

Phương pháp giải:

1)Trong nhánh AB: Vì R1, R2, R3 , Rn mắc nối tiếp nên:

1 2 3

Trong nhánh BC: Vì R1, R2, R3 , Rn mắc song song nên:

Nhánh AB nối tiếp với nhánh

BC: RAB nt RBC

Điện trở tương đượng của mạch là: Rtđ = RAB +RBC

2) Cường độ dòng điện qua mạch chính là: I = td ( )

U A

Ví dụ 1: Cho mạch điện như hình vẽ:

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

1/ Tính điện trở tương đương của mạch

2/ Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở

Phân tích bài toán:

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

Hướng dẫn giải:

1) Ta có R nt R1 ( 2 // R3 ) nên Điện trở tương đương của R2 và R3:

R2,3= R2 R3

R2+R3=

15 10 15+10=6

Điện trở tương đương của mạch: R tñ=R1+R2,3=30+ 6 = 36 

R3 A

1 2

n

BC

2) Cường độ dòng điện qua mạch chính: I=

U AB

R tñ =

24

36=0 , 67 A

I=I1=I2,3=0 , 67 A Ta có: U2,3=I2,3 R2,3=0 , 67 6=4 V

Vì R2 // R3 nên U2 = U3 = U2,3

Ta có: I2=

U2,3

R2 =

4

15=0 , 27 A ; I3=

U2,3

R3 =

4

10=0,4 A

3) Đổi 5 ph = 300s

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

Ví dụ 2: Cho mạch điện như hình vẽ:

Với R1 = 6  ; R2 = 2  ; R3 = 4 

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

Phân tích bài toán:

Mạch gồm R1 / /(R nt R2 3 )

Học sinh thường mắc sai lầm là

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

Hoặc học sinh có thể mắc sai lầm là U = U1=U2 = U3 mà kết quả đúng phải là U =

U1=U23

Vì thế khi giải dẫn đến kết quả sai

Hướng dẫn 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 

R1

A B

Điện trở tương đương của mạch: R tñ=R1 R2,3

R1+R2,3=

6 6

6 +6=3 

2) Hiệu điện thế của mạch: U AB=I R tñ=2 3=6 V

Ta có: U AB=U1=U2,3 = 6V Nên ta có:

I1=U1

R1=

6

6=1 A ; I2=I3=I2,3=U2,3

R2,3=

6

6=1 A Công suất tỏa nhiệt trên từng điện trở:

P1 = I12 R1=12 6=6 W ; P

2 = I22 R2=12.2=2 W ; P

3 = I32.R3=12.4=4 W

Ví dụ 3: Cho mạch điện như hình vẽ:

Ampe kế có điện trở không đáng kể, vôn kế có điện trở rất lớn

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

1) Tính điện trở tương đương của mạch

2) Tính hiệu điện thế giữa hai điểm MN và số chỉ của vôn kế

Phân tích bài toán:

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

Hướng dẫn giải:

1) Ta có R nt R1 ( 2 // R3 ) nên

Điện trở tương đương của R2 và R3 là:

R2,3=R2 R3

R2+R3=

20 15 20+15 =8 ,57 

R1

R2 R3

A

V

– +

M N

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

2) Hiệu điện thế giữa hai điểm MN là U MN=I R=2 12, 57=25 ,14 V

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

PHẦN 3: KẾT LUẬN

Sau khi nghiên cứu g chuyên đề đã đạt được một số kết quả sau :

 Hệ thống các kiến thức cơ bản có liên quan đến

 Tìm hiểu được một số ứng dụng

 Vận dụng phương pháp giải toán về để giải quyết các bài toán có tính chất tổng hợp và một số bài toán cụ thể trong đề thi tuyển sinh vào 10 và đề thi chọn học sinh giỏi Toán các cấp

Mặc dù rất cố gắng, nhưng do thời gian và khả năng của bản thân còn hạn chế, nên chuyên đề này của tôi không tránh khỏi thiếu xót Rất mong các đồng chí CBQL, giáo viên trong thị xã đóng góp ý kiến để chuyên đề này được hoàn thiện hơn