Đề tài giải quyết những trăn trở, vướng mắc của giáo viên trong việc đổi mới nội dung và xây dựng các bước tiến hành hướng dẫn học sinh giải bài tập sao cho phù hợp với từng đối tượng học sinh, nhằm phát huy tính tích cực cũng như phát triển tư duy, khả năng sáng tạo của học sinh thông qua quá trình giải bài tập. Trong quá trình thực hiện đề tài, bản thân tôi mong muốn vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm giảng dạy trong thời gian qua để tìm ra thật nhiều các phương pháp giải mới, giúp bản thân đổi mới được phương pháp dạy học cũ và giúp học sinh của mình càng ngày càng yêu thích bộ môn Vật lý.
Trang 1I Phần mở đầu
1 Lý do chọn đề tài
Trong chương trình Vật lý lớp 9, đặc biệt chương Điện học thì bài tập
về dòng điện một chiều rất đa dạng và phong phú Loại bài tập này được chia thành nhiều dạng như: bài tập về đoạn mạch song song, bài tập về đoạn mach nối tiếp, bài tập về đoạn mạch hỗn hợp,…
Mục đích của giải bài tập về dòng điện một chiều là giúp cho các em nhận ra được một số dạng cơ bản của loại bài tập này, hệ thống hóa được các kiến thức đã học, nắm vững các kiến thức sau từng bài, từng chương, đồng thời thông qua đó giáo viên có điều kiện củng cố, phát triển cũng như mở rộng kiến thức cho học sinh Từ đó phát triển năng lực tư duy và nâng cao nhận thức, tạo hứng thú học tập bộ môn cho các em học sinh
Tuy nhiên, bài tập về dòng điện một chiều đối với học sinh thường rất khó, đặc biệt là đối với những bài tập hỗn hợp Qua thực tế giảng dạy, tôi nhận thấy học sinh còn gặp rất nhiều khó khăn, lúng túng khi giải bài tập như: không tìm được hướng giải quyết vấn đề, không vận dụng được lý thuyết vào việc giải bài tập, không tổng hợp được kiến thức thuộc nhiều phần của chương trình đã học để giải quyết một vấn đề chung, hay khi giải các bài tập thì thường áp dụng một cách máy móc các công thức mà không hiểu rõ ý nghĩa vật lý của chúng
Hiện nay, với việc tổ chức kiểm tra đánh giá học sinh bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan, các kỹ năng giải bài tập càng đòi hỏi sự nhanh chóng và chính xác Do đó, việc hệ thống, phân loại và đưa ra các bước giải bài tập lại càng thể hiện tính quan trọng của nó Việc nghiên cứu nhằm tìm
ra hướng giải bài tập về dòng điện một chiều một cách dễ hiểu, cơ bản, từ thấp đến cao, giúp học sinh có kỹ năng giải quyết tốt các bài tập, hiểu được
ý nghĩa vật lý của từng bài đã giải, rèn luyện thói quen làm việc độc lập, sáng tạo, phát triển khả năng tư duy, giúp các em học tập môn Vật lý tốt hơn
Xuất phát từ quan điểm trên nên tôi đã chọn đề tài nghiên cứu là:
“Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh giải bài tập về dòng điện một chiều”.
2 Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài
2.1 Mục tiêu của đề tài
Đề tài giải quyết những trăn trở, vướng mắc của giáo viên trong việc đổi mới nội dung và xây dựng các bước tiến hành hướng dẫn học sinh giải bài tập sao cho phù hợp với từng đối tượng học sinh, nhằm phát huy tính tích cực cũng như phát triển tư duy, khả năng sáng tạo của học sinh thông qua quá trình giải bài tập Trong quá trình thực hiện đề tài, bản thân tôi
Trang 2mong muốn vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm giảng dạy trong thời gian qua để tìm ra thật nhiều các phương pháp giải mới, giúp bản thân đổi mới được phương pháp dạy học cũ và giúp học sinh của mình càng ngày càng yêu thích bộ môn Vật lý
2.2 Nhiệm vụ của đề tài
Để đạt được mục tiêu nói trên, công việc mà bản thân tôi cần phải làm trước tiên là phải nắm được trình độ của mỗi học sinh để từ đó xây dựng các bước hướng dẫn giải bài tập về dòng điện một chiều sao cho phù hợp với các đối tượng học sinh từ trung bình đến khá giỏi Tham khảo ý kiến của một số giáo viên trực tiếp giảng dạy Vật lý trong trường và một số trường khác trong Huyện
3 Đối tượng nghiên cứu
Các bài tập về dòng điện một chiều thuộc chương trình Vật lý lớp 9
4 Giới hạn của đề tài
Đề tài chỉ nghiên cứu về việc hướng dẫn học sinh giải bài tập về dòng điện một chiều thuộc chương trình Vật lý lớp 9, không đi sâu vào các dạng khác
Thời gian nghiên cứu: lớp 9A1 năm học 2016 - 2017
5 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu cơ sở lí luận, cơ sở thực tiễn, sưu tầm các dạng bài tập về dòng điện một chiều
II Phần nội dung
1 Cơ sở lí luận
Những năm gần đây, Đảng và Nhà nước ta đã có chủ trương đổi mới giáo dục ở các môn học, các cấp học Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo nêu rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực, chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học ”
Do đó, tiến hành các bước giải bài tập về dòng điện một chiều trong một tiết học có vai trò hết sức quan trọng Qua việc hướng dẫn học sinh giải
Trang 3bài tập chúng ta cần cho học sinh phân biệt được các loại mạch điện, cách mắc mạch điện và cách giải cần thiết của mỗi dạng bài trong bài tập về dòng điện một chiều Giúp cho học sinh tìm ra hướng giải quyết bài tập phần này
2 Thực trạng vấn đề nghiên cứu
Qua quá trình giảng dạy, quá trình dự giờ và việc trao đổi kinh nghiệm với các đồng nghiệp tôi nhận thấy rằng:
- Hiệu quả trong các tiết giải bài tập về dòng điện một chiều chưa cao,
do khi làm các em còn mơ hồ trong việc định ra hướng giải, và hầu như các
em chưa biết cách giải cũng như cách trình bày lời giải sao cho logic, khoa học
- Học sinh đọc đề không kĩ, phân tích yêu cầu của đề chưa chính xác nên dẫn đến việc giải bài tập bị sai
- Học sinh khi vẽ sơ đồ mạch điện còn gặp lúng túng, còn vẽ sai hoặc không vẽ được do không nhớ được kí hiệu của các đại lượng cũng như không hiểu được yêu cầu của đề
- Do phòng thí nghiệm, phòng thực hành còn thiếu nên các tiết dạy chất lượng chưa cao, dẫn đến học sinh tiếp thu công thức và định luật hời hợt
- Một số học sinh chưa thuộc các công thức, định luật cũng như các kí hiệu của các đại lượng có trong công thức Một số khác lại sử dụng nhầm lẫn các công thức với nhau, đặc biệt là giữa công thức của đoạn mạch nối tiếp và đoạn mạch song song
- Khả năng vận dụng công thức toán học cũng như khả năng biến đổi công thức vào việc giải bài tập Vật Lí của học sinh còn yếu Bên cạnh đó một số em khả năng tiếp thu kiến thức chậm, việc tự học, tự rút kinh nghiệm hầu như không có, nên các em hầu hết là “nhanh” quên kiến thức
- Độ bền kiến thức của học sinh còn thấp; khả năng tổng hợp vận dụng kiến thức sau từng bài, từng chương để giải các dạng bài tập về dòng điện một chiều quá hạn chế; học sinh còn máy móc, thụ động trong cách giải nên khi mở rộng thì các em không giải được
3 Nội dung và hình thức của giải pháp
a Mục tiêu của giải pháp
Thứ nhất: Thông qua việc giải bài tập giúp cho học sinh củng cố, ôn tập lại những kiến thức đã học một cách thường xuyên, giúp các em tự kiểm tra mức độ nắm kiến thức của bản thân, khắc phục được những lỗi sai trong quá trình giải bài tập Đồng thời tạo cơ hội cho các em cơ hội phát triển tư
Trang 4duy, sáng tạo ở mức độ cao.
Thứ hai: Giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, vận dụng lý thuyết vào thực tiễn; rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát hóa các dạng bài tập Phát huy tính tự giác, độc lập của học sinh trong việc giải bài tập
Thứ ba: Giúp học sinh nhận biết được các dạng bài tập, biết cách phân tích đề và giải được các bài tập về dòng điện một chiều
Thứ tư: Giúp tất cả học sinh trong lớp, đặc biệt là những học sinh yếu
có thể lĩnh hội kiến thức và giải được các bài tập
b Nội dung và cách thức thực hiện giải pháp
b.1 Chuẩn bị
Giáo viên phải tính được toàn bộ kế hoạch cho việc sử dụng bài tập trong một tiết học, cụ thể như sau:
- Lựa chọn bài tập nêu vấn đề sử dụng trong tiết bài tập nghiên cứu kiến thức mới nhằm kích thích hứng thú học tập và phát triển tư duy của học sinh
- Lựa chọn bài tập củng cố kiến thức lý thuyết, cung cấp thêm hiểu biết trong thực tế đời sống có liên quan
- Lựa chọn, biến đổi hệ thống bài tập trong sách giáo khoa thành các dạng cơ bản nhất, để học sinh có thể vận dụng các kiến thức đã học giải quyết một cách tích cực, khắc sâu kiến thức cơ bản Từ đó tạo cho học sinh cảm giác tự tin, dẫn đến có hứng thú hơn trong việc học bộ môn
- Lựa chọn bài tập để kiểm tra đánh giá chất lượng và kỹ năng giải bài tập của học sinh
b.2 Hướng dẫn giải bài tập về dòng điện một chiều
Khi hướng dẫn giải một bài tập vật lí cần thực hiện theo trình tự sau đây:
Bước 1: Tìm hiểu đề bài
- Yêu cầu học sinh cần đọc kỹ đề bài (có thể đọc nhiều lần để nắm được yêu cầu của đề), xác định ý nghĩa vật lý của các thuật ngữ, phân biệt những dữ kiện đã cho và những ẩn số cần tìm
- Tóm tắt đề bài bằng cách dùng các ký hiệu chữ đã qui ước để viết các dữ kiện và ẩn số, đổi đơn vị các dữ kiện cho thống nhất (nếu cần thiết)
- Vẽ sơ đồ mạch điện nếu bài tập có liên quan đến mạch điện hoặc nếu
Trang 5cần phải vẽ mạch điện để diễn đạt đề bài Trên hình vẽ cần ghi rõ dữ kiện và cái cần tìm (học sinh cần nắm vững được các kí hiệu sơ đồ của các đại lượng trong mạch điện)
Bước 2: Phân tích nội dung bài tập, lập kế hoạch giải.
- Tìm xem các dữ kiện đã cho có liên quan đến những khái niệm, hiện tượng, quy tắc, định luật vật lý nào
- Nếu chưa tìm được trực tiếp các mối liên hệ ấy thì cần phải hình dung các hiện tượng diễn ra như thế nào và bị chi phối bởi những định luật nào nhằm hiểu rõ dược bản chất của hiện tượng để có cơ sở áp dụng các công thức chính xác, tránh mò mẫm và áp dụng các công thức một cách máy móc
- Phải xây dựng được một dự kiến về kế hoạch giải
Bước 3: Thực hiện kế hoạch giải
Đây là bước quan trọng của quá trình giải bài tập Cần phải vận dụng những định luật, quy tắc, công thức vật lý để thiết lập mối quan hệ nêu trên
Có thể đi theo hai hướng sau để đưa đến kết quả cuối cùng:
- Xuất phát từ ẩn số, đi tìm mối quan hệ giữa một ẩn số với một đại
lượng nào đó bằng một định luật, một công thức có chứa ẩn số, tiếp tục phát triển lập luận hay biến đổi công thức đó theo các dữ kiện đã cho để dẫn đến công thức cuối cùng chỉ chứa mối quan hệ giữa ẩn số với các dữ kiện đã cho (phương pháp phân tích)
- Xuất phát từ những dữ kiện của đề bài, xây dựng lập luận hoặc biến đổi các công thức diễn đạt mối quan hệ giữa điều kiện đã cho với các đại lượng khác để đi đến công thức cuối cùng chỉ chứa ẩn số và các dữ kiện đã cho (phương pháp tổng hợp) Khi tính toán bằng số, phải chú ý đảm bảo những trị số của kết quả đều có ý nghĩa
Bước 4: Kiểm tra đánh giá kết quả
- Kiểm tra lại trị số kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện của đề bài và không phù hợp với thực tế
- Kiểm tra xem đã giải quyết hết các yêu cầu của bài toán chưa
- Kiểm tra kết quả tính toán, đơn vị hoặc có thể giải lại bài toán bằng cách khác xem có cùng kết quả không
b.3 Phân loại bài tập
Bài tập về dòng điện một chiều trong vật lý lớp 9 rất đa dạng, ở đây
Trang 6tôi chỉ đưa ra một vài dạng bài tập mà các em thường hay gặp trong khi làm bài tập để giúp các em nắm bắt, phân dạng được bài tập, rèn luyện kỹ năng giải bài
Dạng 1: Bài tập vận dụng định luật ôm cho đoạn mạch đơn giản, cho đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song và đoạn mạch hỗn hợp Những bài toán dạng này chỉ liên quan đến 3 đại lượng là: I, U và R.
- Đối với đoạn mạch đơn giản (bài chỉ có một điện trở): để giải bài tập này học sinh chỉ cần nắm được định luật ôm cũng như cách biến đổi công thức từ định luật ôm để giải bài toán Ba kiểu bài tập thường gặp ở đoạn mạch đơn giản là:
+ Loại 1: Bài tập đã cho U, R Yêu cầu tìm I
Hướng dẫn giải:
- Áp dụng công thức định luật ôm để tìm I: I =
+ Loại 2: Bài tập đã cho I, R Yêu cầu tìm U
Hướng dẫn giải:
- Dựa vào công thức định luật ôm để biến đổi công thức tìm U: I = => U = I.R
+ Loại 3: Bài tập đã cho I, U Yêu cầu tìm R
Hướng dẫn giải:
- Dựa vào công thức định luật ôm để biến đổi tìm R: I = => R =
=> Lỗi học sinh thường bị sai:
+ Biến đổi công thức chưa đúng, dẫn đến công thức cần tìm bị sai
Ví dụ: bài tập loại 2, thay vì biến đổi U = I.R thì biến đổi U = hoặc U = Với bài tập loại 3, thay vì biến đổi R = thì lại biến đổi R = U.I hoặc R = + Học sinh không nắm được công thức định luật ôm nên việc không giải được 3 loại bài tập trên cũng còn xảy ra
=> Giáo viên cần: Yêu cầu học sinh cần nắm vững công thức của định
luật ôm cũng như cách biến đổi công thức trước khi bắt đầu giải bài tập dạng này để tránh sai sót trong quá trình làm bài tập
- Đối với đoạn mạch nối tiếp: hướng dẫn cho học sinh cách xác định đoạn mạch nối tiếp, cách sử dụng các công thức của định luật ôm cũng như
Trang 7các công thức về I, U và Rtđ trong đoạn mạch nối tiếp để giải bài toán
Ví dụ 1:
Cho đoạn mạch gồm ba điện trở được mắc nối tiếp với nhau Trong đó
R1 = 5,
R2 =10 và R3 = 15 Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch U = 12V
a Tính điện trở tương đương của đoạn mạch
b Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và qua các mạch nhánh
c Tính hiệu điện thế ở hai đầu mỗi điện trở
Hướng dẫn giải:
a
- R1, R2, R3 được mắc với nhau như thế nào?
- Sử dụng công thức nào để tính Rtđ đối với đoạn mạch nối tiếp?
- Trong công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch đã cho đầy đủ
dữ kiện chưa?
b
- Sử dụng công thức nào để tìm I?
- I có mối quan hệ như thế nào với I1, I2 ,I3?
c
- Muốn tìm U1, U2, U3 ta cần biết dữ kiện nào?
- Sử dụng công thức nào để tìm U1, U2, U3?
- Đối với đoạn mạch song song: hướng dẫn cho học sinh cách xác định đoạn mạch song song, sử dụng thành thạo công thức của định luật ôm cũng như các công thức về I, U và Rtđ trong đoạn mạch song song để giải bài toán
Ví dụ 2:
Cho đoạn mạch gồm ba điện trở được mắc song song với nhau Trong đó:
R1 = 5,
R2 =10 và R3 = 15 Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch U = 12V
Trang 8a Tính điện trở tương đương của đoạn mạch.
b Tính hiệu điện thế ở hai đầu mỗi điện trở
c Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và qua các mạch nhánh
Hướng dẫn giải:
a
- R1, R2, R3 được mắc với nhau như thế nào?
- Sử dụng công thức nào để tính Rtđ đối với đoạn mạch song song?
- Trong công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch đã cho đầy đủ
dữ kiện chưa?
b
- U có mối quan hệ như thế nào với U1, U2, U3?
c
- Muốn tìm I ta áp dụng công thức nào?
- I có mối quan hệ như thế nào với I1, I2 ,I3?
=> Lỗi học sinh thường bị sai khi giải bài tập về đoạn mạch mắc nối tiếp và đoạn mạch mắc song song:
+ Còn nhầm lẫn kí hiệu của các đại lượng I, U và Rtđ
+ Không phân biệt được mạch nào là đoạn mạch mắc song song và đoạn mạch nào là đoạn mạch mắc nối tiếp nên sử dụng nhầm lẫn giữa công thức của đoạn mạch song song và công thức của đoạn mạch nối tiếp
+ Không nắm vững được các công thức của đoạn mạch nối tiếp cũng như của đoạn mạch song song nên áp dụng vào bài tập còn sai
=> Giáo viên cần:
+ Chú ý cho học sinh cách nhận biết đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song
+ Yêu cầu học sinh cần nắm vững các công thức của đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song và cần phải kiểm tra lại kết quả sau khi giải bài tập
- Đối với đoạn mạch hỗn hợp: Cần xác định được đoạn mạch nào mắc nối tiếp và đoạn mạch nào mắc song song Đoạn mạch mắc nối tiếp đó được mắc như thế nào với đoạn mạch mắc song song? Đưa ra những hệ thức liên hệ thông qua các công thức của
Trang 9I,U, Rtđ của đoạn mạch song song và đoạn mạch nối tiếp.
Ví dụ 3:
Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, trong đó: R1 =30Ω; R2 = 20Ω, vôn kế chỉ 36V
a Tính điện trở tương đương của đoạn mạch
b Tính số chỉ của các ampe kế
Hướng dẫn giải:
a
- Nhìn vào hình vẽ ta thấy các điện trở được mắc với nhau như thế nào?
- Ta có thể áp dụng công thức nào để tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB?
- Trong công thức tính điện trở tương đương bài toán đã cho đầy đủ dữ kiện chưa?
b
- Cho biết công thức tính cường độ dòng điện qua R1 Trong công thức tính này bài toán đã cho đầy đủ dữ kiện chưa?
- Tìm I2 tương tự
- Cho biết công thức tính cường độ dòng điện mạch chính
- Còn cách nào để tính cường độ dòng điện mạch chính nữa không?
Ví dụ 4:
Trang 10Cho mạch điện như hình vẽ trong đó: R1 = 5, R2 = 12, R3 = 8, R4 = 20
và hiệu điện thế UAB = 30V
a Tính điện trở tương đương của đoạn mạch
b Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở
c Tính các hiệu điện thế UAC và UCD
Hướng dẫn giải:
a
- Nhìn vào hình vẽ các điện trở R1, R2, R3 và R4 được mắc như thế nào với nhau?
- Đây là mạch mắc hỗn hợp vừa có nối tiếp vừa có song song Vậy để tính điện trở tương đượng của đoạn mạch thì ta phải tính mạch nào trước và áp dụng công thức tính điện trở nào?
b
- Để tìm I1 ta áp dụng công thức nào để tính và trong công thức đó có đủ dữ kiện chưa?
- I2 và I3 có mối quan hệ như thế nào với I23 Áp dụng công thức nào để tìm
I23?
- Để tính I4 ta áp dụng công thức nào và trong công thức đó có đủ dữ kiện chưa?
c
- Tính UAC , UCD chính là tính U nào, áp dụng công thức nào để tính ?
=> Lỗi học sinh thường sai:
+ Không phân biệt được các điện trở được mắc với nhau như thế nào nên
dẫn đến giải sai hoặc không giải được
+ Đồng thời không nắm chắc công thức của đoạn mạch nối tiếp và của đoạn mạch song song nên còn sử dụng nhầm công thức, thay số còn sai