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[r]
Trang 1PHÒNG GD & ĐT
-
S¸ng kiÕn kinh nghiÖm
MỞ RỘNG MỘT BÀI TOÁN VẬT LÝ CƠ BẢN
THÀNH NHIỀU BÀI TOÁN VẬT LÝ NÂNG CAO
PHẦN SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN MÔN: VẬT LÝ 9
PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ
I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Trang 2Khoa khọc kỹ thuật ngày càng phát triển mạnh mẽ và hiện đại, đất nước luôncần có những con người để nắm bắt, vận dụng và phát triển nền khoa học mới mộtcách chủ động, sáng tạo Vì vậy, việc đổi mới phương pháp dạy học là rất cần thiếtđặc biệt là bộ môn Vật Lý - Là môn khoa học thực nghiệm, đã được toán học hoá ởmức độ cao, nên nhiều kiến thức và kỹ năng toán học được sử dụng rộng rãi trongviệc học tập môn Vật lí Đổi mới phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực,
tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, giúp học sinh bồi dưỡng phương pháp tự họccho mình, biết rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tế một cách say mê,hứng thú
Bài tập Vật lý giúp học sinh hiểu sâu hơn về hiện tượng Vật lý, những quy luậtVật lý, biết phân tích và ứng dụng chúng vào thực tiễn Trong nhiều trường hợp dùgiáo viên có cố gắng trình bày rõ ràng, hợp lô gíc, phát biểu định nghĩa, định luậtchính xác, làm thí nghiệm đúng phương pháp và có kết quả thì đó mới là điều kiệncần 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 côngtác, qua học hỏi đồng nghiệp… chúng tôi rút ra được một phương pháp dạy đạt hiệuquả ngày càng cao hơn cho học sinh của mình trong giảng dạy, đó là
" Mở rộng một bài toán Vật lí cơ bản thành các bài toán Vật lý nâng cao phần sơ đồ mạch điện - Môn Vật lý 9"
Để thực hiện được điều đó trước hết người giáo viên phải có đủ kiến thức, có sựsay mê nghề nghiệp, có tấm lòng tận tụy với học sinh Với mỗi bài dạy giáo viên phảinghiên cứu kỹ sách giáo khoa, để hiểu được dụng ý của từng mục trong sách giáokhoa, phải chuẩn bị tốt thí nghiệm, tìm tòi, nghiên cứu thêm tài liệu tham khảo, đặt hệthống câu hỏi hợp lý, tạo không khí sôi nổi, có liên hệ thực tế, từ đó giáo viên nângcao dần kiến thức để học sinh tự khai thác nội dung, tự giải quyết vấn đề Những tiếthọc 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 họcsinh 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 thứcđều 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 quantrọng
Trang 3Qua khảo sát thực tế ở một số trường THCS về nhu cầu ham thích học, và chấtlượng học Vật lí như sau:
Nhu cầu ham thích học Vật lí
Chất lượng giải các bài tập Vật lí
3 Biết giải các bài tập, hiểu đúng bản chất 15 %
4 Biết vận dụng các dạng bài tập giải được 5 %
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 kiếnthức 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 cuộcsống, kĩ thuật.
III CƠ SỞ ĐỊNH HƯỚNG KHI GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ
Mục tiêu cần đạt tới khi giải bài tập Vật lý là tìm được câu trả lời đúng đắn, giảiđáp được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học chặt chẽ Quá trình giải một bàitoán 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 quacác đại lượng đã cho và các đại lượng cần tìm Sao cho có thể thấy được đại lượngphải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp đại lượng đã cho Từ đó đi tới chỉ rõ những
Trang 4mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tìm chỉ với những cái đã hết, tức là tìmđược với giải đáp.
Không thể nói về một phương pháp chung, vạn năng có thể áp dụng đề giảiquyết được mọi bài toán Vật lý Tuy nhiên, từ sự phân tích về thực chất hoạt động giảimột bài toán Vật lý, thì ta có thể chỉ ra những nét khái quát, xem như một sơ đồ địnhhướng các bước chung của tiến trình giải một bài toán Vật lý Đó là cơ sở để giáo viênxác định phương pháp hướng dẫn học sinh
PHẦN II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
I CÁC BƯỚC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ CƠ BẢN:
1 Bước thứ nhất:
- Tìm hiểu đề bài
- Đọc ghi ngắn gọn các dữ liệu xuất phát và các cái phải tìm
- Mô tả lại tình huống được nêu trong đề bài, vẽ hình minh hoạ
- Nếu đề bài yêu cầu thì phải dùng đồ thị hoặc làm thí nghiệm để thu được các
dữ liệu cần thiết
2 Bước thứ hai:
- Xác lập các mối quan hệ cơ bản của các dữ liệu xuất phát của các đại lượng cần
phải tìm
- Đối chiếu các dữ liệu xuất phát và đại lượng cần phải tìm, xem xét bản chất vật
lý của tình huống đã cho để nghĩ đến các kiến thức, các định luật, các công thức cóliên quan
- Tìm kiếm, lựa chọn các mối liên hệ tối thiểu cần thiết để thấy được các mốiliên hệ của đại lượng cần phải tìm với các dữ liệu xuất phát, từ đó rút ra cái cần tìm
- Kiểm tra, xác nhận kết quả.
- Để xác nhận kết quả cần tìm, cần kiểm tra lại việc giải, theo một hoặc một sốcách sau đây:
Trang 5- Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi, xét hết các trường hợp chưa?
- Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không?
- Kiểm tra thứ nguyên xem có phù hợp không?
- Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế có phù hợp không?
- Kiểm tra kết quả bằng thực nghiệm xem có phù hợp không?
II 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 cùngđiện thế với nhau)
- 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 đầudụng cụ có R bằng 0) thành một điểm hay tách 1 điểm ra thành 2 đầu của một dâydẫn
- Sử dụng định luật Ôm cho từng đoạn mạch, kết hợp với tính chất của dòng điệntại nút
- Tính toán đưa ra kết quả
III 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
Trang 6
+ 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
Từ đó HS có thể vẽ lại mạch Từ sơ đồ mạch điện ta có: td 3
R
R
Bài 1.2: (Mở rộng bài toán 1 1) Từ sơ đồ Hình 3, điều kiện bài toán như bài 1.
Thêm R4 = R(ta có hình 5) Hãy tính RAB?
Hình 3.
Trang 7
Bài 1.3: (Mở rộng bài toán 1.2) Biết các điện trở có giá trị bằng nhau và bằng R.
Mắc thêm một Vôn kế vào như hình 7 Hãy tính RAB?
Giải: Vì Rv rất lớn nên dòng điện không đi qua Vônkế Ta có mạch điện tương
đương như sau (Hình 8):
Trang 8R1
A
Bài 1.4: (Mở rộng bài toán 1.3) Biết các điện trở có giá trị bằng nhau và bằng R.
Mắc thêm một điện trở R5 = R vào như hình 9 Hãy tính RAB?
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:
Hình 9.
Trang 9
* Khi HS quen với việc phân tích sơ đồ thì ta không cần đặc tên các điện trở R1 =
R2 = R3 = R.như trên nữa mà tính Rtđ theo (hình 1) luôn.
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;
R3 = 3; RA1 = RA2 0 Xác định chiều và cường độ dòng điện qua các Ampekế?
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:
Trang 11R2
R1
A
C
Trang 12Bài 1.5.3: Cho mạch điên như hình vẽ.
Biết: R1 = R2 = 20 và R1.R4 = R2.R3 Hiêụ điện thế giữa 2 điểm Avà B là UAB =18V Bỏ qua điện trở của dây nối và của Ampe kế
a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB?
b) Giữ nguyên vị trí R2, R4 và ampekế, đổi chỗ của R3 và R1 thì thấy ampekế chỉ0,3A và cực dương của ampekế mắc ở C Tính R1, R4?
* Sau khi KS đã biết phân tích mạch điện ta ra thêm bài tập trên cũng với 4 điệntrở nhưng yêu cầu tính các giá trị của các R,và các đại lượng vật lý khác
Trang 13Do Ampe kế có điện trở không đáng kể nên ta chập C với D.
Điện trở tương đương của mạch điện là:
.
R +R
AB
R R
R R R
(1)Thay R1 = 20k, R2 = R3 = 20, R4 = 20/k vào biểu thức (1)
Ta có RAB = 20
b) Khi đổi chỗ R1 và R3 cho nhau, sơ đồ mạch điện như hình 19
Gọi I là cường độ dòng điện chạy trong mạch chính
A
R I
10 2
Trang 14U I R
(2)Thay (2) vào (1) rồi rút gọn ta được: R1 - 2R4 = 20 (3)
R R
Trang 15R R R
R R R
1
2.4
0.8 3
U
R
Hiệu điện thế trên R34: U34 U U12 3, 6V
-> Cường độ dòng điện qua R3 là I3:
34 3
3
3, 6
0, 6 6
Trang 16Bài 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:
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:
Hình 22.
Hình 23.
Trang 17
0
3 3 3
AB
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?
Trang 18Bài 3.1: Cho mạch điện như hình vẽ Các đoạn dây là dây điện trở có giá trị bằng
nhau và bằng R Hãy tính điện trở RAG?
* Ta có sơ đồ mạch điện tương đương như sau:
Từ sơ đồ mạch điện tương đương ta có:
Trang 19* Ta có sơ đồ mạch điện tương đương như sau:
Từ sơ đồ mạch điện tương đương ta có cấu trúc mạch như sau:
Trang 20Bài 3.3: (Mở rộng bài toán 2) Cho mạch điện như hình vẽ Các đoạn dây là dây
điện trở có giá trị bằng nhau và bằng R Hãy tính điện trở RAG?
* Ta có sơ đồ mạch điện tương đương như sau:
Từ sơ đồ mạch điện tương đương ta có cấu trúc mạch như sau:
Trang 21Phần bài tập vật lý dạng sơ đồ mạch điện liờn quan đến đại lượng này rất nhiềugồm bài tập định lượng Việc ỏp dụng cỏc phương phỏp phõn tớch sơ đồ mạch điệnnhư 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 đồmạch điện Cỏc bài tập đó giỳp học sinh xoỏy sõu vấn đề, biết vận dụng để phõn tớchmạch điện trong cỏc dạng bài tập khú hơn, tạo cho cỏc em niềm say mờ, hứng thỳ vàsỏng tạo hơn trong việc giải cỏc bài tập mụn vật lý cũng như trong thực tiễn về cỏcvấn đề Vật lý
Sau khi ỏp dụng day ụn tập thờm cho học sinh thỡ kết quả đạt cao hơn nhiều, Cụthể: Học sinh biết giải cỏc dạng bài tập, hiểu đỳng bản chất vấn đề và biết vận dụngkiến thức trờn 90%
Vỡ thời gian trực tiếp hướng dẫn học sinh cú hạn nờn giỏo viờn phải rốn cho họcsinh thúi quen tự học là chớnh - Do đú rất nhiều dạng bài tập nữa mà giỏo viờn cú thểđưa vào thờm, giới thiệu thờm một số tài liệu tham khảo cú liờn quan để học sinh tựtỡm tũi, nghiờn cứu Trong điều kiện như thế chỉ cú hỡnh thức học như vậy thỡ bảnthõn 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 tốquyết 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 tronglĩnh vực chuyên môn, đó là bài học sâu sắc mà chỳng tôi rút ra đợc trong quá trìnhgiảng dạycủa bản thân trong thời gian qua
II KIẾN NGHỊ.
Trờn là một số kinh nghiệm nhỏ của chỳng tụi Vỡ trỡnh độ cú hạn nờn mặc dự cú
sự cố gắng nỗ lực của bản thõn nhưng bài viết chắc chắn cũn nhiều thiếu sút.như nội dung chưa thật đầy đủ, trỡnh bày chưa thật khoa học Vỡ vậy chỳng tụi rất mong nhận được những ý kiến đúng gúp của bạn đọc, đặc biệt là cỏc đồng nghiệp để chỳng tụi cúthể nõng cao hơn nữa chất lượng giảng dạy của mỡnh
Chỳng tụi xin chõn thành cảm ơn!