chuyên đề bdhsg phần cỏ học vật lý 8

Hướng dẫn học sinh cách khai thác và phát triển bài tập vật lý từ một bài tập cơ bản trong sách bài tập vật lý 8. Trên cơ sở đó học sinh biết cách phát triển từ các bài tập cơ bản thành những bài tập nâng cao giúp học sinh phát triển tư duy logic và khả năng sáng tạo trong quá trình giải bài tập

Sáng kiến kinh nghiệm môn: Vật lý 9

phơng pháp giảI Bài tập có am pe kế

trong mạch điện

1 Lý do chọn đề tài:

Vật lý học là môn khoa học thực nghiệm Việc hình thành kiến thức Vật lý nhờ các thí nghiệm biểu diễn, thí nghiệm thực hành mô tả các hiện tợng Vật lý và quy nạp thành các định luật, các khái niệm Vật lý Tuy nhiên để củng cố khắc sâu kiến thức và rèn luyện các kỹ năng Vật lý thì cần các bài tập Vật lý

Bài tập Vật lý vai trò quan trọng trong việc củng cố khắc sâu và mở rộng kiến thức cho học sinh trong quá trình dạy học Ngoài ra bài tập vật lý có vai trò chủ đạo trong việc rèn luyện các năng lực t duy phân tích, thiết kế, lập luận, tổng hợp , một số kỹ năng đợc hình thành và phát triển thông qua việc giải bài tập Có nhiều loại hình bài tập để đáp ứng yêu cầu phong phú về nội dung, kiến thức trong các bài học Mỗi bài tập có thể có nhiều phơng pháp giải nhằm phát huy tối đa tác dụng của bài tập đó

Bài tập điện học đóng một vai trò hết sức quan trọng về số lợng, nội dung kiến thức trong chơng trình vật lý THCS Để học sinh nắm đợc phơng pháp giải bài tập

điện học có hiệu quả thì đòi hỏi giáo viên phải biết phân loại bài tập và lựa chọn phơng pháp giải phù hợp cho từng loại bài tập đó ở lớp 7 học sinh mới bớc đầu làm quen các bài tập điện học ở mức độ nhận biết, hiểu đợc tác dụng và cách mắc các dụng cụ đo trong sơ đồ Lên lớp 9, các em đã phải sử dụng các kiến thức định l-ợng để giải quyết đợc các bài tập trong mạch nối tiếp, song song, hỗn hợp

Có thể phân loại bài tập điện học nh sau:

- Bài tập áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch nối tiếp, song song

- Bài tập có ampe kế, vôn kế, biến trở trong mạch điện

- Bài tập về công, công suất điện, định luật Jun - Len xơ

Trong mỗi mảng bài tập lớn, cần phải phân ra từng dạng cụ thể, hẹp hơnvà có phơng pháp giải chung cho từng dạng Sau quá trình phân loại thì giáo viên phải có thời gian xâu chuỗi và lồng ghép các dạng bài tập với nhau, tránh hiện tợng HS tiếp thu kiến thức một cách rời rạc

Bài tập có ampe kế đợc đa ra ở nhiều dạng khác nhau Song mức độ tiếp thu của học sinh còn hạn chế Qua giảng dạy nhiều năm tôi thấy khi giải các bài tập có ampe kế trong mạch điện phần lớn học sinh chỉ làm đợc các bài tập có ampe kế lý tởng mắc nối tiếp với vật dẫn, còn các bài tập mà ampe kế mắc song song với điện trở hoặc nằm riêng trong một mạch thì các em rất lúng túng Từ những lý do trên,

tôi đã chọn viết và áp dụng vào giảng dạy cho học sinh chuyên đề: “Phơng pháp

giải bài tập có am pe kế trong mạch điện

2 Mục đích nghiên cứu:

- Phân loại các dạng bài tập về mạch điện có ampe kế

NĂM HọC 2018 - 2019 1

Sáng kiến kinh nghiệm môn: Vật lý 9

- Phơng pháp giải đối với từng dạng, hớng dẫn chi tiết ở một số bài tập cụ thể

- Đề xuất các bài tập tơng tự và nâng cao

3 Đối t ợng và thời gian nghiên cứu:

- Các dạng bài tập có ampe kế lý tởng và không lý tởng trong mạch điện

- Các kiến thức về định luật Ôm đối với đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song

- Học sinh lớp 9 THCS nơi tôi công tác

- Thời gian nghiên cứu: Từ năm 2017 và những năm tiếp theo

b nội dung :

I cơ sở Lý thuyết:

- Ampe kế: Là dụng cụ để đo cờng độ dòng điện Khi mắc ampe kế vào mạch điện

để đo cờng độ dòng điện cần chú ý

+ Lựa chọn ampe kế có giới hạn đo phù hợp

+ Mắc ampe kế nối tiếp với vật dẫn cần đo

+ Mắc ampe kế sao cho dòng điện đi vào chốt “+” đi ra chốt “-”của ampe kế

- Các bài tập có ampe kế có thể xẩy ra các trờng hợp sau:

+ Nếu ampe kế lý tởng thì trong sơ đồ nó có vai trò nh dây nối, bởi vậy:

* Khi mắc nối tiếp vào mạch nào thì số chỉ của ampe kế là cờng độ dòng điện qua mạch đó

* Khi mắc nó song song với một điện trở thì điện trở đó bị nối tắt

NĂM HọC 2018 - 2019 2

Sáng kiến kinh nghiệm môn: Vật lý 9

* Khi vẽ lại mạch ta có thể nối tắt điểm đầu và điểm cuối của ampe kế lại với nhau

* Khi nó nằm riêng trong một mạch thì dòng điện qua nó đợc tính dựa vào nút

đầu hoặc nút cuối của ampe kế

+ Nếu ampe kế có điện trở đáng kể thì trong sơ đồ nó có vai trò nh một điện trở

II một số bài tập có ampe kế trong mạch điện :

Để làm tốt loại bài tập này giáo viên cần hớng dẫn học sinh đọc kỹ đề, tìm

hiểu vai trò của ampe kế trong mạch điện Xác định đợc ampe kế trong mạch lý tởng hay không lý tởng, có những bài tập cần phải lập luận để xác định ampe kế

có lý tởng hay không, nắm vững các dữ kiện, xác định đâu là ẩn số phải tìm.

- Phân tích nội dung bài tập, làm sáng tỏ bản chất Vật lý của các hiện t ợng mô tả trong bài tập.

- Xác định phơng pháp giải và vạch ra kế hoạch giải bài tập.

Ta có thể phân ra thành hai dạng bài tập sau:

1 Bài tập có ampe kế lý t ởng:

1.1: Bài tập có ampe kế mắc nối tiếp với vật dẫn

Bài 1: Cho mạch điện nh hình 1, trong đó

R1= 5, R2= 10, am pe kế A1 chỉ 0,6 A

a Tính hiệu điện thế giữa hai đầu AB của

đoạn mạch?

b Tính cờng độ dòng điện ở mạch chính?

(Bài tập 5.2 - SBT Vật lý 9)

Giải: a Ampe kế A1 mắc nối tiếp với R1chỉ 0,6 A

=> I a1 I1  0 , 6A

Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch: U AB U1 U2 I1R1  0 , 6 5  3 (V)

b Số chỉ ampe kế A là cờng độ dòng điện trong mạch chính:

0 , 6 0 , 3 0 , 9 ( )

2

2 1 2

R

U I I I

Bài 2: Một đoạn mạch gồm 3 điện trở R1= 9, R2= 18, R3= 24 đợc mắc vào hiệu điện thế U = 3,6V (Hình 2)

a Tính điện trở tơng đơng của đoạn mạch?

b Tính số chỉ I của ampe kế A và số chỉ I12

của ampe kế A1

(Bài tập 5.4 - SBT Vật lý 9)

Giải: Vì các ampe kế lí tởng nên mạch điện đợc

mắc: R1 //R2 //R3

a Điện trở tơng đơng của đoạn mạch:

NĂM HọC 2018 - 2019 3

R 1 R 2 R 3

A 1

A

Hình 2

R1 A

1

A

R 2

Hình 1

Sáng kiến kinh nghiệm môn: Vật lý 9

) ( 8 , 4

24

5 24

1 18

1 9

1 1 1 1 1

3 2 1



















td

td

R

R R R R

b Số chỉ của ampe kế A1 là CĐDĐ qua 2 điện trở R1, R2

18

6 , 3 9

6 , 3

2 1 2 1

R

U R

U I I

Số chỉ của ampe kế A là cờng độ dòng điện trong mạch chính

0 , 75 ( )

8 , 4

6 , 3

A R

U I

td

a   

Bài 3: Cho mạch điện nh hình 3: Biết

R1= 2, R2= 4, R3= 6, Ra 0

a Tính điện trở tơng đơng của

đoạn mạch?

b Cho hiệu điện thế giữa hai điểm AB bằng 4,4V Xác định số chỉ của ampe kế?

c Biết ampe kế chỉ 0,5 A Tính UAB?

Giải: Mạch điện đợc mắc: R1nt( R2// R3)

a Điện trở tơng đơng của mạch điện: Rtđ= R1 +

3 2

3 2

R R

R R





= 4,4 ()

b Khi Uab= 4,4v => cờng độ dòng điện trong mạch chính:

I = 1 ( )

4 , 4

4 , 4

A R

U t

AB







Vì R2// R3 nên 0 , 6 ( )

10

6 2 3

3 2

2

3 3

R R

R I

R

R I

I













Vậy số chỉ của ampe kế là 0,6A

c Khi ampe kế chỉ 0,5A thì I2 I a  0 , 5A

3

11 4 , 4 6

5

) ( 6

5 5 , 0 3

5 3

5

I

Bài 4: Cho mạch điện nh hình 4: Nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U=12V,

ampe kế lý tởng, R1= 12, R2 là một biến trở

a Điều chỉnh con chạy của biến trở để ampe kế

chỉ 0,5A khi đó biến trở có điện trở là bao nhiêu?

b Muón số chỉ của ampe kế tăng thì phải dịch

chuyển con chạy của biến trở về phía nào?

Giải:

a Khi ampe kế chỉ: 0,5A thì điện trở của biến trở bằng:

5 , 0

12 5 , 0 12 1

a

a I

R I U R

NĂM HọC 2018 - 2019 4

R 1

R 2

A

Hình 4

R 2 R

1

R 3

A

Hình 3

Sáng kiến kinh nghiệm môn: Vật lý 9

b Số chỉ của ampe kế:

2

R

U

a





Vì Uabvà R1 không thay đổi nên số chỉ của ampe kế tăng khi R2 giảm, phải dịch con chạy của biến trở sang bên trái

Bài 5: Cho mạch điện nh hình 5: Nguồn

điện có hiệu điện thế không đổi U=9V,

ampe kế lý tởng,

R1= R2=8, Rb là một biến trở

a Điều chỉnh con chạy của biến trở để Rb=5

.Tính cờng độ dòng điện qua mỗi điện trở

và số chỉ của ampe kế?

b Điều chỉnh con chạy của biến trở để ampe kế chỉ 1,5A khi đó biến trở có điện trở là bao nhiêu?

c Muốn số chỉ của ampe kế giảm ta phải tăng hay giảm trị số của biến trở?

Giải: Mạch điện đợc mắc: Rbnt ( R1//R2)

Số chỉ của ampe kế là cờng độ dòng điện trong mạch chính

a Khi Rb=5 => Rtd= 9 ( )

2 1

2 1









R R

R R

R b

A

R

U I I

td

AB

9

9









Vì: U 1 U2 và R 1 R2 => I I I 0 , 5A

2

2

1   

b.Khi ampe kế chỉ 1,5A thì: I= Ia=1,5A

U12= I.R12= 1,5.4 = 6 (V)

2 ( )

5 , 1

3

12   





I

U U

b

Vậy khi Rb=2 thì ampe kế chỉ 1A

c Số chỉ của ampe kế:

12

R R

U I

b

AB a





Muốn Ia giảm thì

12

R R

U b

AB

 giảm Mà UAB và R12 không thay đổi => Ia giảm khi Rb tăng Vậy để số chỉ của ampe kế giảm phải tăng trị số diện trở của biến trở

*Trên đây là những bài tập cơ bản nhằm rèn luyện một số kỹ năng: Nhận biết cách mắc ampe kế trong sơ đồ, tính toán các đại lợng I,U,R, xác định số chỉ của ampe kế Để giải đợc các bài tập này yêu cầu HS sử dụng thành thạo các công thức của định luật Ôm, đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song… 1.2 Bài tập có ampe kế mắc song song với điện trở

Bài 6: Cho mạch điện nh hình 6

Trong đó R1=1, R2=2, R3=3, R4=6



NĂM HọC 2018 - 2019 5

R 4

R 3

R 2

R 1 A

A

B

Hình 6

B R

b

R1

R 2

Hình 5

Sáng kiến kinh nghiệm môn: Vật lý 9

Nguồn điện có hiệu điện thế U = 3V, các

dây nối và Ampe kế có điện trở không đáng

kể

a Tính điện trở tơng đơng của đoạn mạch?

b Xác định số chỉ của ampe kế ?

Giải: Vì ampe kế mắc song song với R2 nên

điện trở R2 bị nối tắt Mạch điện đợc mắc: R1nt (R3//R4)

a Điện trở tơng đơng của đoạn mạch:

3 ( )

6 3

6 3 1

4 3

4 3













R R

R R R

R td

b Số chỉ cua ampe kế là cờng độ dòng điện trong mạch chính

1 ( )

3

3

A R

U I

td

AB

a   

Bài 7: Cho mạch điện nh hình 7 Biết R1=4,

R2=3, R3=R4=6 UAB = 4,8V

b Tính cờng độ dòng điện qua mỗi điện trở?

a Tính điện trở tơng đơng của đoạn mạch?

c Khi mắc vào 2 điểm CD một ampe kế lý

tởng thì số chỉ của ampe kế bằng bao nhiêu?

Giải: Mạch điện đợc mắc nh hình 8

a Điện trở tơng đơng:

) ( 4 , 2 6 4

6 4

) ( 6

234 1

234 1

4 3

4 3 2 234























R R

R R R

R R

R R R R

td

b Cờng độ dòng điện qua mỗi điện trở:

) ( 8 , 0 6

8 , 4

) ( 2 , 1 4

8 , 4

234 2

1 1

A R

U I

A R

U I

AB AB













Vì R 3 R4 và U3 = U4 => 0 , 4 ( )

2

2 4

c Khi mắc ampe kế vào 2 điểm CD thì 2 điện trở R3, R4 bị nối tắt, mạch điện chỉ còn R1 // R2

Số chỉ của am pe kế là cờng độ dòng điện qua R2:

1 , 6 ( )

3

8 , 4 2

R

U I

a    

Bài 8: Cho mạch điện nh hình 9 Biết R1=6,

NĂM HọC 2018 - 2019 6

A

A K

B

R 1

R

3 Hình 9

R1

R 2

R 3

R 4

Hình 8

R 1

R 2

R

4 B

A

D C

Hình 7

Sáng kiến kinh nghiệm môn: Vật lý 9

R2=3, R3=9 UAB = 12V, điện trở của ampe

kế và dây nối không đáng kể

Tính cờng độ dòng điện qua mỗi điện trở và số

chỉ của ampe kế trong các trờng hợp sau:

a Khi K mở

b Khi K đóng

Giải:

a Khi K đóng, Ampe kế mắc song song với R3 nên R3 bị nối tắt Mạch điện đợc mắc R1//R2

) ( 4 3 12

) ( 2 6 12

2 2

1 1

A R

U I

A R

U I

AB AB













Số chỉ của ampe kế là cờng độ dòng điện qua R1 và R2

I a I1 I2  6 (A)

b Khi K mở, mạch điện đợc mắc: R1//(R2ntR3)

) ( 1 9 3 12

) ( 2 6 12

3 2 3 2

1 1

A R

R

U I

I

A R

U I I

AB

AB a





















* Khi giải các bài tập có ampe kế ghép song song với điện trở yêu cầu học sinh xác định đợc đoạn mạch nào bị nối tắt, từ đó vẽ lại đợc sơ đồ mạch điện một cách tờng minh Sau khi vẽ đợc mạch điện thì cần phải xác định rõ ampe kế đo cờng độ dòng điện qua đoạn mạch nào.

1.3: Bài tập có ampe kế nằm riêng trong một mạch:

Bài 9: Cho mạch điện nh hình vẽ 10: Biết R1=4

, R2=6, R3=12 U = 6V, điện

trở của ampe kế và dây nối không đáng kể

Tính số chỉ của các ampe kế khi:

a K1 mở, K2 đóng

b K1 đóng, K2 mở

c K1, K2 cùng mở

d K1, K2 cùng đóng

Giải:

a Khi K1 mở, K2 đóng thì ampe kế A2 mắc song song với R2, R3 nên 2 điện trở này

bị nối tắt Mạch điện chỉ còn R1

1,5( )

4 6 0

1 1 2

1

A R

U I I I

I

a a

a













b Khi K1 đóng, K2 mở thì ampe kế A1 mắc song song với R1, R2 nên 2 điện trở này

bị nối tắt Mạch điện chỉ còn R3

NĂM HọC 2018 - 2019 7

A 1

A2

A A

B

C

D

R1 R2

R 3 K

1

K2

Hình 10

Sáng kiến kinh nghiệm môn: Vật lý 9

) ( 5 , 0 12 6 0

3 3 1

2

A R

U I I I

I

a a

a













c K1, K2 cùng mở, mạch điện gồm R1ntR2ntR3

( )

11

3 12 6 4 6 0

3 2 1

2 2

A R

R R

U I

I I

a

a a



















d K1, K2 cùng đóng, mạch điện gồm R1//R2//R3

Khi đó: 66 1( )

2

R

U

Muốn tính số chỉ của các ampe kế phải quay về sơ đồ ban đầu:

Tại B: I1 I2 I a2  1 , 5  1  2 , 5 (A)

Tại C: I2 I3 I a1  1  0 , 5  1 , 5 (A)

Tại D: I3 I a2 I a  0 , 5  2 , 5  3 (A)

* ở bài tập này các câu a,b thuộc dạng bài tập 1.2; câu c thuộc dạng 1.1 Câu d thuộc dạng 1.3

Bài 10: Cho mạch điện nh hình 11:

Biết R1= R3= 30, R2= 5, R4=15

U = 90V, điện trở của ampe kế và dây

nối không đáng kể Xác định cờng độ

dòng điện qua ampe kế?

Giải: Vì R a  0 nên mạch điện đợc mắc

nh hình 12

) ( 6 15 90

) ( 15 15 30

15 30 5

0 ( 3 30

90

234

1

4 3

4 3 2

234

1

1

A R

U

I

R R

R R R

R

A R

U

I































Vì R3//R4 => 6 4 , 5 ( )

5 15

15 2 4 3

4 3

3

4 4

R R

R I

R

R I

I















Tại M ( Hình 10): I a I3 I1  4 , 5  3  7 , 5 (A)

Bài 11: Cho mạch điện nh hình 13:

Nguồn điện có hiệu điện thế không đổi

U =1V, ampe kế lý tởng, R1= R3=8,

R2=1,5, R4=3 Tính các cờng độ

dòng điện qua mỗi điện trở và số chỉ của ampe

kế? Cực dơng của ampe kế mắc ở đâu?

NĂM HọC 2018 - 2019 8

R 1

R 2

R 3

R 4 Hình 12

R 1 M N 1

R

3

N

R 4

M A

Hình 11

R 1

R 3

R 2

R 4 A M

N Hình 13

Sáng kiến kinh nghiệm môn: Vật lý 9 Giải: Do Ra= 0 nên ta nối tắt M với N mạch điện đợc mắc (R1//R3)nt(R2//R4)

) ( 1 5 , 1 3

5 , 1 3

) ( 1 2

2 2

4 2

4 2 24

1 13





















R R

R R R

R R

) ( 2 1

) ( 2 24 13

A R

U I

R R R

AB AB

AB















( )

4

1 2

3

3

1 5 , 4

3 2

1 4 2

4

R R

R I





( )

6

1

2

4 I I A

Vì I2 > I1 nên dòng qua ampe kế chạy từ N đến M Vậy cực dơng của ampe kế mắc ở N và số chỉ của ampe kế là: Ia = I2 - I1 = ( )

12

1 4

1 3

1

A





Bài 12: Cho mạch điện nh hình 14: Biết R1=3,

R2=6, R3=4,R4=12 Điện trở của ampe kế

và dây nối không đáng kể Khi khoá K mở ampe

kế chỉ A

3

2

Khi khoá K đóng ampe kế chỉ A

9

14

Xác định Ro và hiệu điện thế giữa hai điểm M,N

Giải: Khi K mở mạch điện đợc mắc nh Hình 15

Số chỉ của ampe kế là cờng độ dòng điện qua điện trở R2

3

4 3

2

1

2 2 1

R

R I I A I

U  (I1I2).(R o R3) I2R2  2 ( 4 R0)  4 U  2R0 12 (1) Khi K đóng mạch điện đợc mắc nh hình 16

Số chỉcủa ampe kế : ( )

9

14

4

I

I a    (2)

6 3

6 3 4

2 1

2 1 3













R R

R R R R

NĂM HọC 2018 - 2019 9

M N

A R

1

R

o

R

3

R

2

Hình 15

M N

A R

1

R

2

R

3

R

4

R

o

Hình 16

M N

A R

1

R

2

R

3

R

4

R

o

K Hình 14

Sáng kiến kinh nghiệm môn: Vật lý 9

Vì R2//R1 => 3 3

2 1

1 2

2

1 1

2

3

1

I I R R

R I

R

R I

I











Lại có R4//R123 => 3

4

123 3

1

I R

R I

Thay I2 và I4 vào (2) ta có: 5U = 14R0 + 56 (3) Giải hệ phơng trình (1) và (3) ta đợc: U = 14V; R0 = 1

* Khi giải các bài tập này phải thực hiện các bớc sau:

Nếu bài tập yêu cầu xác định số chỉ của ampe kế thì:

- Vẽ lại đợc sơ đồ mạch điện từ việc nối tắt điểm đầu và điểm cuối của ampe kế

- Từ sơ đồ gốc viết phơng trình tính cờng độ dòng điện qua ampe kế nhờ các dòng liên quan ở nút đầu hoặc nút cuối

- Dựa trên sơ đồ tờng minh để tính các dòng liên quan

Nêú bài tập cho biết số chỉ của ampe kế yêu cầu tính các đại lợng liên quan khác thì sau khi vẽ lại mạch điện:

- Lập phơng trình cờng độ dòng điện dựa vào nút đầu hoặc nút cuối của ampe

kế, xác định đại lợng trong phơng trình cần tính

- Từ sơ đồ vẽ lại biểu thị các dòng liên quan trong phơng trình về đại lợng cần tính, đa phơng trình trên về dạng phơng trình 1 ẩn

2

Bài tập có ampe kế không lý t ởng :

Bài 1 : Chomạch điện nh hình 17

Biết: R1  12  ;R2  18  ;R3  1 , 8  ;U AB  16V

Ampe kế chỉ 1A Xác định cờng độ dòng

điện qua điện trở R1, R2 và hiệu điện thế giữa

2 đầu đoạn mạch

Giải: Vì R A 0  Mạch điện đợc mắc:

) //

(R1 R2 nt

R A

18 12

18 1

2 1

2

R R

R I

A I















I2 I  I1  1  0 , 6  0 , 4 (A)

U U a U1 I a.R a I1R1  1 1 , 8  0 , 6 12  9 (V)

Bài 2: Cho mạch điện nh hình 18 Biết: U  9V,R1  12  ,R2  8  ,R MN  15  Điện trở của ampe kế: R A  2 , 4  Con chạy C

dịch chuyển trên đoạn MN Hỏi với những

giá trị nào của điện trở đoạn MC thì:

1 Ampe kế chỉ A

6 5

2 Ampe kế chỉ giá trị nhỏ nhất, lớn

nhất Tìm số chỉ nhỏ nhất, lớn nhất đó

NĂM HọC 2018 - 2019 10

R2

R1 A

Hình 17

M

2

R

1

A C

Hình 18