Đề tài Rèn kỹ năng giải một số bài toán điện một chiều cho học sinh lớp 9

Khi C trùng với A => RAB = 0 => RMN = R giá trị R nhỏ nhất => U = 12V là giá trị lớn nhất, lúc đó ta tìm được Rtđ = R Ngược lại khi C trùng với B thì RAB bằng trị số ghi trên biến trở *[r]

KINH NGHIỆM

RÈN KỸ NĂNG GIẢI M ỘT SỐ BÀI TOÁN ĐIỆN MỘT CHIỀU

CHO HỌC SINH LỚP 9

I CƠ SỞ LÝ LUẬN

Nghị Quyết hội nghị ban chấp hành TW Đảng ta lần thứ 2 khóa VIII

(Nghị quyết TW 2) đã chỉ rõ mục tiêu giáo dục trong giai đoạn mới : “ Nhiệm

vụ cơ bản của giáo dục là nhằm xây dựng những con người và thế hệ thiết tha

gắn bó với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội, có đạo đức trong

sáng, có ý chí kiên cường xây dựng và bảo vệ tổ quốc giữ gìn và phát huy các

giá trị văn hóa dân tộc, có năng lực tiếp thu tinh hoa văn hóa nhân loại phát

huy tiềm năng của dân tộc và con người Việt Nam, có ý thức cộng đồng và

phát huy tính tích cực của cá nhân, làm chủ tri thức khoa học và công nghệ

hiện đại, có tư duy sáng tạo, có kỹ năng thực hành giỏi, có tác phong công

nghiệp, có tính tổ chức kỷ luật, có sức khỏe là những người thừa kế xây dựng

chủ nghĩa xã hội vừa hồng vừa chuyên”.

Chúng ta biết rằng 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 và trong khoa học kỹ thuật Hơn nữa môn học này càng ngày

lại 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, phồn vinh hơn

- Đội ngũ học sinh là một lực lượng dự bị nòng cốt và 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 rất đa dạng

- Ta đã biết ở giai đoạn 1 ( lớp 6 và lớp 7 ) vì khả năng tư duy của học

sinh còn hạn chế, vốn kiến thức toán học chưa nhiều nên SGK chỉ đề cập đến

những khái niệm, những hiện tượng vật lý quen thuộc thường gặp hàng ngày

Ở giai đoạn 2 ( lớp 8 và lớp 9 ) khả năng tư duy của các em đã phát triển, đã

có một số hiểu biết ban đầu về khái niệm cũng như hiện tượng vật lý hằng

ngày Do đó việc học tập môn vật lý ở lớp 9 đòi hỏi cao hơn nhất là một số

bài toán về điện một chiều

- Qua nhiều năm giảng dạy vật lý 9 bản thân nhận thấy:

- Các bài toán điện một chiều lớp 9 chiếm phần lớn trong chương trình

Vật lý 9, đây là loại toán các em cho là khó và rất lúng túng khi giải loại toán

này

- Học sinh còn nhiều hạn chế trong việc vận dụng kiến thức đã học để

giải bài tập định lượng môn vật lý, giải bài tập còn rập khuôn, máy móc, chưa

chủ động sáng tạo, chưa tự lực giải quyết các nhiệm vụ học tập dưới sự điều

khiển của giáo viên, nhiều học sinh chưa có kỹ năng vận dụng toán học để

giải bài tập vật lý

- Từ những lý do trên và qua thực tế giảng dạy nhằm giúp HS lớp 9 có

một định hướng về phương pháp giải bài toán điện một chiều lớp 9, nên tôi

đã chọn đề tài này để viết sáng kiến kinh nghiệm

- Sau một thời gian tìm hiểu, kiểm nghiệm, tôi đã nhận thấy được thực

trạng và một số nguyên nhân sau:

II- SỐ LIỆU VÀ THỰC TRẠNG:

1 Kết quả khảo sát KI năm 2008: ( khảo sát toán điện một chiều lớp 9 )

điểm trên 5 điểm 9 - 10 điểm 1 - 2 điểm 3- 4 Lớp Sĩ số

9 a 41 20 48,8% 1 2,4% 6 14,6% 14 34,2%

2.Nguyên nhân chính:

a) Hiểu biết về điện của học sinh còn hạn chế nên tiếp thu bài chậm,

lúng túng từ đó không nắm chắc các kiến thức, kĩ năng cơ bản, định lý, công

thức cho nên khó mà hoàn thiện được yêu cầu của bài toán điện một chiều

lớp 9

b) Đa số các em chưa có định hướng chung về phương pháp học lý

thuyết, biến đổi công thức, hay phương pháp giải một bài toán vật lý

c) Kiến thức toán còn hạn chế nên không thể tính toán được mặc dù đã

thuộc lòng các công thức

d) Do phòng thí nghiệm, phòng thực hành còn thiếu nên các tiết dạy

chất lượng chưa cao, dẫn đến học sinh tiếp thu các công thức, định luật còn

hời hợt

3 Một số nhược điểm của HS trong quá trình giải toán điện một chiều lớp 9:

a) Đọc đề hấp tấp, qua loa, khả năng phân tích đề, tổng hợp đề còn yếu,

lượng thông tin cần thiết để giải toán còn hạn chế

b)Vẽ sơ đồ mạch điện còn lúng túng Một số vẽ sai hoặc không vẽ được

do đó không thể giải được bài toán

c) Một số chưa thuộc công thức và ký hiệu các đại lượng trong công

thức Một số khác không biết biến đổi công thức, còn nhầm lẫn giữa các công

thức mạch điện nối tiếp và mạch điện song song

d) Chưa có thói quen định hướng cách giải một cách khoa học trước

những bài toán điện một chiều lớp 9

Những bài toán điện một chiều lớp 9 gồm bài toán định tính và bài toán

định lượng, hoặc kết hợp giữa bài toán định tính và định lượng Loại toán này

được gói gọn ở chương I từ tiết 1 đến tiết 22

Phân môn điện, các em đã học qua năm lớp 7 nhưng những bài toán

loại này vẫn còn mới lạ đối với HS, mặc dù không quá phức tạp đối với HS

lớp 9 nhưng vẫn tập dần cho HS có kỹ năng định hướng bài giải một cách có

hệ thống, có khoa học, dễ dàng thích ứng với các bài toán đa dạng hơn về loại

toán điện một chiều và xoay chiều sau này

Để khắc phục những nhược điểm đã nêu ở trên, tôi đã đưa ra một số

giải pháp cần thiết cho HS bước đầu có “một kỹ năng cơ bản để giải loại bài

toán điện một chiều lớp 9 tốt hơn”:

1 Giáo viên cho HS đọc kỹ đề từ 2 đến 3 lần cho đến khi hiểu Sau

đó hướng dẫn HS phân tích đề:

a.Các bước cơ bản:

Bước 1: Viết tóm tắt các dữ kiện:

- Đọc kỹ đề bài (khác với thuộc đề bài), tìm hiểu ý nghĩa của thuật ngữ,

có thể phát biểu tóm tắt ngắn gọn chính xác.

- Dùng ký hiệu tóm tắt đề bài cho gì ? hỏi gì ? thống nhất đơn vị Dùng

hình vẽ để mô tả lại tình huống, minh họa nếu cần.

Bước 2: Phân tích nội dung làm sáng tỏ bản chất vật lý, xác lập mối liên hệ

của các dữ kiện có liên quan tới công thức nào của các dữ kiện xuất phát và

rút ra cái cần tìm xác định phương hướng và vạch kế hoạch giải

Bước 3: Chọn công thức thích hợp, kế hoạch giải: thành lập các phương

trình nếu cần, chú ý có bao nhiêu ẩn số thì có bấy nhiêu phương trình.

Bước 4: Lựa chọn cách giải cho phù hợp, tôn trọng trình tự, phải theo để

thực hiện các chi tiết của dự kiến, nhất là khi gặp những bài tập phức tạp

Thực hiện cẩn thận các phép tính Để tránh sai số (nếu có) nên thay bằng chữ

đến biểu thức cuối cùng mới thay bằng số.

Bước 5: Kiểm tra, xác nhận kết quả và biện luận:

- Kiểm tra lại xem trị số của kết quả có đúng không, có phù hợp với

thực tế không ? Kiểm tra lại các phép tính.

- Nếu có điều kiện, xem thử còn có cách giải nào khác ngắn gọn hơn,

hay hơn không ?

b.Từ cách phân tích 5 bước để giải bài tập vật lý, ta có thể tóm tắt các

bước giải bài tập vật lý theo sơ đồ sau:

- cho gì

Dữ kiện - vẽ (tóm tắt)

- Hỏi gì

Hiện tượng – Nội dung Bản chất vật lý

Kế hoạch giải

Chọn công thức Cách giải Kiểm tra- đánh giá - biện luận

Ví dụ 1: Một đoạn mạch điện gồm một bóng đèn có ghi Đ( 12V - 4,8W ) mắc

nối tiếp với biến trở Rx Một Ampe kế đo cường độ dòng điện trong mạch

Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch không đổi bằng 18V Đèn sáng bình

thường

a) Vẽ sơ đồ mạch điện ( ký hiệu chiều dòng điện) Giải thích ý nghĩa các số

ghi trên bóng đèn?

b) Ampe kế chỉ bao nhiêu? Tìm điện trở của biến trở tham gia trong đoạn

mạch?

c) Di chuyển con chạy trong mạch thì độ sáng của đèn có ảnh hưởng gì

không? giải thích

Giáo viên cho học sinh đọc vài lần Hỏi:

Bước 1

* Bài toán cho biết gì?

Cho biết

Đ ( 12V- 4,8W ) nối tiếp Rx

U = 18V

Đèn sáng bình thường

a) Vẽ sơ đồ Ý nghĩa số ghi trên Đ

b) Am pe kế chỉ ? Rx = ?

c) Con chạy di chuyển Đèn sáng như thế nào?

Bước 2

- Đèn mắc như thế nào với biến trở?

- Ampe kế mắc như thế nào để đo?

- Đèn sáng như thế nào? Lúc đó hiệu điện thế hai đầu đèn như thế nào

với hiệu điện thế định mức?

- Cường độ dòng điện qua đèn như thế nào với cường độ dòng điện định

mức?

* Bài toán cần tìm gì? Yêu cầu gì?

- Di chuyển con chạy về phía nào?

- Qui ước chiều dòng điện?

Bước 3

* Xác lập những đại lượng liên quan của công thức cần tìm

p = U.I => I = : U = Uđ + UB => UB = U - Uđ : Rx =

U

P

I

U B

* Một HS lên bảng vẽ hình, ghi tóm tắt (cả lớp cùng làm )

* Cho học sinh dựa vào tóm tắt đọc lại đề (có như vậy HS mới hiểu sâu đề ).

Bước 4

Cho biết

Đ ( 12V- 4,8W ) nối tiếp Rx

U = 18V

Đèn sáng bình thường

hình 1

a) Vẽ sơ đồ Ý nghĩa số ghi trên Đ

b) Am pe kế chỉ ? Rx = ?

c) Con chạy di chuyển Đèn sáng như thế nào?

 

Đ

Rx C A

 

Đ

Rx

C

A

a/ Sơ đồ hình 1; Các con số ghi trên bóng đèn là Công suất định mức và hiệu

điện thế định mức

b/ Cường độ dòng điện qua đèn cũng là cường độ dòng điện mạch chính

Từ công thức p = U.I => I = = = 0,4(A)

U

P

12

8 , 4

Vì Đèn mắc nối tiếp với biến trở nên U = Uđ + UB => UB = U - Uđ

= 18 – 12 = 6(V)

Giá trị điện trở của biến trở là Rx = = = 15 (

I

U B

4

60

)

 c/ Con chạy di chuyển về phía A thì đèn sáng mạnh hơn bình thường, còn con

chạy di chuyển về phía B thì đèn sáng yếu hơn bình thường

Bước 5: I đm > I nên đèn sáng yếu hơn bình thường

I đm = I nên đèn sáng bình thường

I đm < I nên đèn sáng mạnh hơn bình thường

Ví dụ 2:

Bài 2 SGK vật lý 9 trg 32 ( hình 2) U

Một bóng đèn sáng bình thường khi điện trở là A c B

hình 2

R = 7,5 và cường độ dòng điện qua nó là 0,6A Bóng đèn được mắc nối tiếp 

với một biến trở và chúng được mắc vào mạch có hiệu điện thế là 12V Phải

điều chỉnh con chạy có giá trị là bao nhiêu để đèn sáng bình thường?

Theo ví dụ 1 ta hướng dẫn như sau

Khi đèn sáng bình thường thì I đ = I m t ừ đ ó suy ra R tđ

R của biến trở tham gia vào mạch điện là : R x = R tđ - R ®

Đáp số Rx = 12,5

Ví dụ 3:

Tương tự bài 10.4 SBT trg 15

và câu b, c bài 12.2 sbt trg 19 hình 3

Cho mạch điện như hình 3

Đèn loại 6V – 3,6W, hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là 12V không đổi

a/ Khi điện trở của biến trở là 20 Hãy tính công suất tiêu thụ của đèn, cho 

biết độ sáng của đèn?

b/ Muốn đèn sáng bình thường thì phải điều chỉnh biến trở như thế nào?

Hướng dẫn

Bước 1

Cho biết

Đ (6V - 3 W)

Rx = 20

UAB = 12V

a/ P = ?w Tìm độ sáng của đèn

b/ Muốn đèn sáng bình thường thì phải điều chỉnh biến trở như thế nào?

Bước 2

a/ Để xem đèn sáng như tế nào ta so sánh công suất định mức của đèn với

công suất lúc đèn hoạt động

b/ Đ ể đèn sáng bình thường thì I tm = I đm => R x phải giảm đi

Bước 3: Khi R x = 20 => R tđ = R x + R đ => I m => P = I 2R đ

Bước 4:

Rx = 20 => R tđ = Rx + R đ mà R đ = => Rtđ

dm

dm

P

U 2

P = I 2 xR đ => P < Pđm

.B A

Đ

.R x

.C

Cường độ dòng điện mạch chính là I = và Cường độ dòng điện định mức

R

U

của đèn là Iđm =

dm

dm U P

I đm > I nên đèn sáng yếu hơn bình thường

I đm = I nên đèn sáng bình thường

I đm < I nên đèn sáng mạnh hơn bình thường

Cho biết

Đ (6V - 3 W)

Rx = 20

UAB = 12V

a/ P = ? w Tìm độ sáng của đèn

b/ Muốn đèn sáng bình thường thì phải điều chỉnh biến trở như thế nào?

Giải

1/ Khi Rx = 20 => R tđ = Rx + R đ = 20 + R đ ( vì mạch nối tiếp)

Mà R đ = = = 10 ( ) => Rtđ = 20 + 10 = 30( )

dm

dm

P

U 2

6 , 3

6 2

Công suất tiêu thụ của đèn là:P = I 2 xR đ = (0,4)2 10 = 1,6(W) =>

Đèn sáng yếu hơn bình thường vì P < Pđm

Cường độ dòng điện mạch chính là I = = = 0,4 (A)

R

U

30 12

Cường độ dòng điện định mức của đèn là Iđm = = = 0,6(A)

dm

dm U

P

6

6 , 3

Vậy Iđm > I nên đèn sáng yếu hơn bình thường

2/ Để đèn sáng bình thường thì: I = Iđm Do đó con chạy phải di chuyển về

phía đèn

Chú ý :Các giá trị hiệu điện thế, công suất và cường độ dòng điện ghi trên

đèn là các giá trị định mức Nếu các giá trị hiệu điện thế, cường độ dòng điện

khác các giá trị trên thì đèn sáng không bình thường

Cách 1:

I đm > I nên đèn sáng yếu hơn bình thường

I đm = I nên đèn sáng bình thường

I đm < I nên đèn sáng mạnh hơn bình thường

Cách 2:

So sánh điện trở của mỗi đèn nếu cùng hiệu điện thế So sánh công suất tiêu

thụ của mỗi đèn, cách này khá phức tạp

Khi HS đã thuộc các bước chúng ta có thể hướng dẫn tổng quát như những ví

dụ sau:

Ví dụ 4: Cho mạch điện như hình 4

Biết hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là hình 4

12V, khi dịch chuyển con chạy C thì ampe kế

thay đổi từ 0,24A đến 0,4A Hãy tính giá trị R1 và giá trị lớn nhất của biến trở

Hướng dẫn

Khi C dịch chuyển thì cường độ dòng điện trong mạch tăng lên điều đó cho ta

biết gì về giá trị điện trở tương đương trong mạch?

Khi C trùng với A => R AC = 0 => R MN = R 1 ( giá trị R nhỏ nhất) => I = 0,4A

là giá trị lớn nhất, lúc đó ta tìm được R tđ = R 1

Ngựơc lại khi C trùng với B thì I = 0,24 A là giá trị nhỏ nhất =>

R tđ = R 1 + R AB => R AB = R tđ + R 1

Giải

Khi C trùng với A => Rtđ = R1( v ì RAC = 0) và Ampe kế chỉ 0,4A

Vậy Rtđ = R1 = = = 30 ( )

I

U MN

4 , 0

N

A

M R 1 A C B

Khi C trùng với B => Rtđ = R1 + RAB (1) có giá trị lớn nhất => I đạt giá trị nhỏ

nhất bằng 0,24A

Ta có (1) => R1 + RAB = Rtđ = = = 50 ( )

I

U MN

24 , 0

Ta có (1) => RAB = Rtđ - R1 = 50 - 30 = 20 ( )

Vậy giá trị lớn nhất của biến trở là 20 

Ví dụ 5: tương tự bài 10.6 SBT trg 16

Cho mạch điện như hình 5

Khi con chạy C ở vị trí A thì vôn kế

chỉ 12V (vôn kế là lý tưởng ), khi con chạy C ở vị trí B thì vôn kế

chỉ 7,2V

Tính giá trị điện trở của biến trở ( Biến trở có ghi 20 - 1A)

Hướng dẫn:

Tương tự VD 4 Khi C dịch chuyển thì cường độ dòng điện trong mạch tăng

lên điều đó cho ta biết gì về giá trị điện trở tương đương trong mạch?

Khi C trùng với A => R AB = 0 => R MN = R ( giá trị R nhỏ nhất) => U = 12V

là giá trị lớn nhất, lúc đó ta tìm được R tđ = R

Ngược lại khi C trùng với B thì R AB bằng trị số ghi trên biến trở

* Để thành thạo trong việc giải bài tập loại này học sinh cần phải có một vài

kinh nghiệm:

- Rtđ = Rtải + Rx trong đó Rx là điện trở tham gia của biến trở

- IRx là cường độ dòng điện mạch chính và URx = Utm – Utải

- Khi C trùng với điểm đầu lúc đó R x = 0 và R tđ = R tải ( là giá trị điện trở nhỏ

nhất của mạch), khi đó I lớn nhất ( U không đổi)

- Vôn kế và Ampe kế chỉ đóng vai trò đo các giá trị U và I trong mạch điện

2 a) Để học sinh vẽ đúng, chính xác sơ đồ mạch điện, GV phải luôn kiểm

tra, nhắc nhở HS học thuộc lòng:

*Các sơ đồ ký hiệu quen thuộc như:

M

V

B

C A R

-Điện trở:

-Biến trở:

- Bóng đèn:

- Nguồn điện:

- Khoá:

- Ampe kế:

-Vôn kế:

* Các qui ước, qui tắc như:

- Chiều dòng điện theo qui ước

- Mạch điện mắc nối tiếp, mạch điện mắc song song

- Quy tắc mắc Ampe kế và Vôn kế

- Mối quan hệ giữa dòng điện, hiệu điện thế và điện trở trong mạch

chính và mạch rẽ

b) Để trả lời phần câu hỏi định tính học sinh cần thu thập thông tin có liên

quan đến nội dung, yêu cầu bài toán từ đó vận dụng để trả lời.

Ở ví dụ 1

-Ý nghĩa con số ghi trên dụng cụ ?

- Đèn sáng bình thường thì Uđ và Uđm ; Iđ và Iđm như thế nào với nhau?

Biết được mục đích cách sử dụng biến trở

- Khi con chạy dịch qua trái, qua phải thì cường độ dòng điện như thế nào ?

- Nếu gặp một số bài toán có mạch phức tạp, cần phải biết vẽ lại từng bước sơ

đồ mạch điện, đưa dần về mạch điện đơn giản hơn để tiện việc tính toán

A V K