(Sáng kiến kinh nghiệm) hướng dẫn học sinh giải một số dạng bài tậpvật lí THCS phần điện học002

Căn cứ vào nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi hàng năm của nhà trường nhằm phát hiện những học sinh có năng lực học tập môn Vật lí, để bồi dưỡng nâng cao năng lực, hìnhthành cho các em nhữ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tên chuyên đề:

" HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ THCS PHẦN ĐIỆN HỌC"

Họ và tên: Phạm Thị Yến

Đơn vị : Trường THCS Lê Văn Thiêm

Phụ lục I

A Đặt vấn đề

1 Lý do chọn dề tài

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

4 Giả thuyết khoa học

5 Phương pháp nghiên cứu

6 Dự báo đóng góp của đề tài

Căn cứ vào nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi hàng năm của nhà trường nhằm phát hiện những học sinh có năng lực học tập môn Vật lí, để bồi dưỡng nâng cao năng lực, hìnhthành cho các em những kỹ năng cơ bản và nâng cao trong việc giải các bài tập Vật lí Giúp các em tham dự các kỳ thi học sinh giỏi cấp Trường, cấp Thành Phố, cấp Tỉnh và thi vào Trường Chuyên đạt kết quả cao

Vật lý là một môn học mới đối với học sinh bậc THCS, các khái niệm vật lý cũngmới bắt đầu hình thành và căn bản chỉ mới nghiên cứu các hiện tượng vật lý mà chưa đisâu vào nghiên cứu bản chất của các hiện tượng Bởi vậy đối với học sinh THCS môn vật

lý vốn dĩ đã khó lại càng khó hơn

Khi gặp bài tập vật lý khó do công cụ giải chưa đầy đủ và sắc như ở THPT, nên việcgiải các dạng bài tập này đối với học sinh THCS gặp rất nhiều khó khăn Sách giáo khoathì không cung cấp hết tất cả các kiến thức, tài liệu tham khảo thì đưa ra các bài tập quákhó đối với bậc THCS Tôi thiết nghĩ là người thầy cần phải tìm ra một số phương phápđịnh hướng học sinh phát triển bài toán cùng dạng nhằm rút bớt thời gian nghiên cứu, cũngnhư phát trễn trí tuệ và phương pháp tư duy cho học sinh Ngoài ra việc vận dụng kiếnthức của môn học này vào giải quyết các tình huống trong môn học khác là hết sức cầnthiết, để cho các em liên kết một cách chặt chẻ giữa kiên thức của các môm học Đặc biệt

là mối liên hệ giữa Toán học và Vật lý Không phải lúc nào sách giáo khoa, hay sách thamkhảo đều viết hết được tất cả các dạng toán để chúng ta nghiên cứu và phát triển trí tuệ chohọc sinh Vấn đề là người giáo viên phải biết cách khai thác và hướng dẫn học sinh cáchkhai thác và phát triển bài toán, cũng như tìm tòi lời giải

Thực trạng hiện nay đối với giáo viên THCS trong quá trình giảng dạy vẫn bám chặtlấy sách giáo khoa, mà chưa mạnh dạn đưa ra các phương án mới, hay cách nhìn mới mộtvấn đề để từ đó khai triển phương pháp giảng dạy một cách linh hoạt làm cho bài giảng trởnên phong phú, lôi cuốn học sinh hăng say tham gia nghiên cứu nhiều hơn Vấn đề mới

không có nghĩa là phải thay đổi hoàn toàn vấn đề đã có mà cách tiếp cận vấn đề theo mộtphương pháp khác nhẹ nhàng hơn, hoặc đưa ra một số nhận xét mà trong sách giáo khoakhông đề cập tới, nhưng bản thân ta lại thấy rất cần thiết cho học sinh khi giải bài tập.Hoặc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống của môn học mình đanggiảng dạy Các bài tập cũng nên khai thác một cách cặn kẽ và hướng dẫu học sinh tìm tòikhai thác các bài tập cùng dang, tránh tình trang cùng một dạng nhưng giáo viên chỉ thayđổi một vài số liêu học sinh đã không thể nhận ra được bài toán đó nữa, dẫn đến hiệntượng lặp đi lặp lại một dang mà học sinh vẩn không thể giải quyết một cách triệt để dangtoán đó Như vậy việc dạy, học chỉ xoay quanh việc đào tạo thợ giải toán mà không pháttriển trí tuệ, không trang bị cho học sinh một phương pháp tư duy khoa học.

Trong chương trình Vật lí THCS- điện học là một phần kiến thức quan trọng Tuy vậy trong quá trình học và làm bài tập đa số học sinh lúng túng trong việc giải bài tập phầnđiện trong bộ môn vật lí 9 khi làm bài tập với sơ đồ mạch điện không tường minh hoặc có mắc thêm ampe kế và vôn kế Một số nguyên nhân khiến học sinh gặp khó khăn là:

- Chưa biết cách vẽ sơ đồ; phân tích mạch điện ,chuyển sơ đồ mạch điện phức tạp thành mạch đơn giản để giải chúng

biết ampe kế, vôn kế mắc vào đoạn mạch như thế thì đo cường độ dòng điện ở đâu,

đo hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch nào?

Với mục đích hình thành cho học sinh kĩ năng giải một số dạng bài tập phần điện học Với kinh nghiệm của mình qua nhiều năm dạy học và nghiên cứu chương trình Vật lí ở bậc

trung học cơ sở; tôi đã đúc rút kinh nghiệm với tên gọi đề tài là: “ Hướng dẫn học sinh giải một số dạng bài tậpVật lí THCS phần điện học” Mong muốn sáng kiến sẽ tạo được

sự yêu thích môn học; gây hứng thú học tập bộ môn Vật lí ở cấp học này và cấp học tiếp theo

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

1.1: Đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là học sinh cấp trung học cơ sở, các học sinh từ khối lớp 7đến khối 9 Các dạng bài tập nghiên cứu là bài tập quang học sách giáo khoa và mở rộngnghiên cứu các dạng bài tập tham khảo

3.1: Mục tiêu: Nghiên cứu cơ sở lý luận về đổi mới phương pháp, tìm lời giải chocác bài tập vật lý có tính đặc trưng của môn học, đặc biệt là những dạng bài tập đi sâu vàobản chất của các hiện tượng vật lý, bài tập vận dụng kiến thức liên môn Phát triển cácdạng bài tập từ dễ đến khó tạo thành chuổi, nhằm mục đích rút ngắn được thời gian nghiêncứu, kích thích sự tìm tòi sáng tạo và lòng đam mê của học sinh đối với môn học.

3.2: Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu để phục vụ cho công tác giảng dạy môn vật lý ở các trường THCS, phục vụcho việc nâng cao kiến thức cho giáo viên và học sinh, bổ trợ và phục vụ cho công tác bồidưỡng học sinh giỏi cấp THCS

4 Giả thuyết khoa học.

- Nếu ngoài những kiến thức mà học sinh đã được học ở môn vật lý, thêm vào đógiáo viên còn bổ sung và trang bị thêm một số kiến thức cần thiết bổ trợ cho việc giải cácdạng bài tập khó phát triển thành chuỗi các dạng bài tập cùng dang, biết vận dung linh hoạtkiến thức liên môn trong giải các dạng bài tập thì học sinh dễ đi sâu hơn trong quá trìnhhọc môn vật lý Đặc biệt là trong quá trình đi sâu tìm tòi lời giải các bài toán khó, gópphần nâng cao năng lực học tập và tìm tòi những phương pháp giải các dạng bài tập vật lýkhó

- Đối với giáo viên việc tìm ra các điểm mới, phát triển được các dạng bài tập nhằm

bổ sung và nâng cao kiến thức cho học sinh và rút gọn được thời gian nghiên cứu là mộtđiều hết sức cần thiết, ngoài ra còn giúp họ dễ đi sâu tìm tòi nghiên cứu các dạng bài tậpvật lý, dễ dàng trong quá trình truyền thụ cho học sinh các kiến thức vật lý, bài dạy trở nênphong phú hơn, mượt mà làm cho học sinh thích thú hơn đối với môn học Cũng có thểdùng sáng kiến này trong việc nghiên cứu chương trình bồi dưỡng cho học sinh giỏi

5 Phương pháp nghiên cứu.

- Nghiên cứu luật giáo dục về đổi mới chương trình sách giáo khoa, đổi mới phươngpháp dạy học, đổi mới kiểm tra đánh giá, vận dụng kiến thức liên môn trong giải quyết cáctình huống thực tiển

- Các tài liệu về lý luận dạy học, phương pháp dạy học tích cực của bộ môn vật lý

- Nghiêm cứu sách giáo khoa, sách giáo viên và các tài liệu tham khảo khác

- Phương pháp đánh giá học sinh qua từng dạng bài tập, so sánh với các phươngpháp khác để thấy được sự tiến bộ của học sinh

- Nghiên cứu thực trạng dạy học vật lý trong trường học cơ sở

6 Dự báo đóng góp của đề tài.

- Trong quá trình nghiên cứu đề tài tôi đã tìm hiểu và thấy được sự khó khăn củahọc sinh trong việc tiếp thu kiến thức vật lý, làm cho học sinh ngày càng xa rời đối vớimôn học

- Đối với giáo viên khi hướng dẫn học sinh làm các dạng bài tập cũng như khinghiên cứu giảng dạy bài mới chỉ bám chặt sách giáo khoa mà chưa dám tìm hiểu sâu cácvấn đề mới nhằm bổ sung kiến thức cho học sinh làm cho bài dạy trở nên phong phú tạođược sự đam mê cho học sinh khi học Vì vậy khi giảng dạy các tiết dạy trở nên khô cứngdẫn đến sự nhàm chán cho học sinh.

- Khi nghiên cứu đề tài này tôi muốn giáo viên nên định hướng lại về phương phápgiảng day không nên quá cứng nhắc, luôn xem sách giáo khoa là tất cả là pháp lệnh màchưa mạnh dạn đổi mới

- Ngoài ra trong đề tài còn vận dụng linh hoạt kiến thức hình học trong xử lý cácdạng bài tập vật lý giúp giáo viên THCS định hướng nghiên cứu tìm thêm các tài liệu choviệc bồi dưỡng học sinh giỏi

B.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ.

Qua việc giảng dạy bộ môn Vật lí tại trường nhiều năm, ở các nhóm đối tượng khác nhau: Nhóm học sinh đại trà; học sinh giỏi trường; ôn thi học sinh giỏi Tôi thấy để họcsinh tiếp thu nhanh với các dạng bài tập trong đề tài, tôi đã phân đề tài thành hai chuyênđề:

Chuyên đề 1: Mạch điện tương đương

Chuyên đề 2: Mạch điện có ampe kế, vôn kế lí tưởng ( hoặc không)

I CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI :

1) Giới thiệu những kiến thức cơ bản về mạch điện.

a) Định luật Ôm Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế ở

hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây

Hệ thức: I  U R Trong đó: 



I R U

b)Định luật Ôm cho các đoạn mạch:

Đoạn mạch nối tiếp ( viết tắt: nt)

4

2 1

1 1

R U

2 2

R R

R U



3

2 1

1 1 1

R R

2

1

R R

R R R





4

2 1

2 1

1

2 2

1

R R

R I

R

R I

2) Vai trò của ampe kế, vôn kế trong sơ đồ mạch điện.

* Vai trò của ampe kế.

- Nếu ampe kế lí tưởng ( RA = 0), trong sơ đồ mạch điện nó có vai trò như một dây nối

- Khi mắc ampe kế vào mạch, ampe kế chỉ dòng điện qua mạch chứa nó

- Khi mắc ampe kế song song với đoạn mạch nào đó thì đoạn mạch đó không có dòng điện đi qua nữa Khi đó ampe kế có vai trò như dây dẫn, đoạn mạch bị nối tắt nếu vẽ lạimạch điện để khảo sát

-Khi ampe kế ở riêng một đoạn mạch thì dòng điện qua nó tính qua các dòng điện liên quan ở hai đầu nút ta mắc ampe kế

- Nếu ampe kế có điện trở thì ta coi nó như là một điện trở mắc vào mạch điện

* Vai trò của vôn kế.

- Nếu Vôn kế lí tưởng ( RV vô cùng lớn) khi vôn kế mắc song song với đoạn mạch thì coi dòng điện qua vôn kế là bằng không, không tính đến Vôn kế chỉ hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch mà nó mắc vào

- Khi mắc vôn kế nối tiếp với các điện trở thì các điện trở coi như là dây nối của vôn

kế

- Nếu điện trở của vôn kế là hữu hạn thì trong sơ đồ mạch điện vôn kế được coi như là

một điện trở Vôn kế chỉ giá trị hiệu điện thế ở hai đầu nó, và cũng là hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch mắc song song với nó ( UV = IvRv)

3) Một số lưu ý khi giải bài tập.

a) Đọc kĩ bài, tìm hiểu kĩ từng câu, chữ, tóm tắt, đổi đơn vị đo cho phù hợp

b) Phân tích sơ đồ mạch điện ( phân tích cấu trúc) Tìm mối liện hệ giữa các phần tử

có trong mạch để biến đổi về sơ đồ mạch điện tương đương khi cần Các điểm nối với nhau bằng dây dẫn, công tắc K, ampe kế có điện trở không đáng kể; được chập lại với nhau khi vẽ lại mạch điện để tính toán

c) Lựa chọn công thức hợp lí, biết thiết lập phương trình, hệ phương trình, phương trình bậc hai và cách giải các phương trình đó Nhiều khi bài toán trình bày dạng biểu thức sau đó mới thay số vào

d) Kiểm tra biện luận: Kiểm tra lại các giá trị đã tính toán, so sánh điều kiện của bài (nếu có)

Sau khi đã trình bày một số kiến thức lí thuyết trên cho học sinh, tôi tiến hành triển khai chuyên đề 1; sau đó triển khai chuyên đề 2

II CÁC BIỆN PHÁP MỚI ĐÃ THỰC HIỆN ĐỂ GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI:

Chuyên đề 1: Mạch điện tương đương.

1/ Nhận xét chung:

- Đối với mạch điện phức tạp, không đơn giản mà phân tích cách mắc các bộ phận trong mạch điện được ngay Vì vậy, để giải được bài toán, bắt buộc phải tìm cách mắc lại để đưa

về mạch điện tương đương đơn giản hơn

Nhớ rằng, giữa các điểm nối với nhau bằng dây dẫn, ampe kế có điện trở không đáng kể là những điểm có cùng điện thế, ta gộp lại (chập lại) Khi đó vẽ lại mạch điện, ta

sẽ được mạch điện tương đương ở dạng đơn giản hơn.

- Phân tích cách mắc các bộ phận trong mạch điện là bước khá quan trọng, nó giúp ta thực hiện yêu cầu của bài toán tránh được những sai sót

Cuối cùng, ta áp dụng các tính chất và hệ quả của định luật Ôm đối với từng loạiđoạn mạch nối tiếp và song song

a/ Tính hiệu điện thế của nguồn điện

b/ Tính dòng điện đi qua R1 và R2

Hướng dẫn:

Với việc lần đầu tiên giải bài toán

mạch điện hỗn hợp như thế này, học

sinh lúng túng trong việc phân tích

mạch điện Vì vậy, sau khi đã được

giáo viên cung cấp việc chập các điểm

nối với nhau bằng dây dẫn, ta yêu cầu

học sinh quan sát kĩ sơ đồ và nhận xét

cách mắc.

* Nhận xét:

Ta thấy các điểm A và D được

nói với nhau bằng dây dẫn có diện trở

không đáng kể, nên chúng có cùng điện

thế và ta chập lạ thành một điểm Như

vậy thì giữa hai điểm A và B có một

đoạn mạch mắc song song gồm 3 mạch

rẽ Mạch rẽ thứ nhất chứa R 1 , mạch rẽ

thứ hai chứa R 2 , mạch rẽ thứ ba chứa

R 3 và R 4

Bài giải: Bước 2: Thực hiện bài giải:

- Mạch điện được vẽ lại tương đương như sau:

- Mạch điện được mắc: R1 // R2 // (R3 nt R4 )Gọi I1, I2, I3,4 là các dòng điện đi qua các điện trở

R1, R2, R3 và R4.a/ Hiệu điện thế giữa hai cự của nguồn điện cũngchính là hiệu điện thế giữa hai mạch rẽ chứa R3

và R4

Ta có: UAB = I34.R34 = I34(R3 + R4)

= 3(8Ω; R + 4) = 36(V)b/ Cường độ dòng điện qua R1 và R2 lần lượt là :

a/ Hiệu điện thế ở 2 cực của nguồn điện.

b/ Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở

Hướng dẫn:

Khi học sinh quan sát sơ đồ mạch

điện, rất khó để có thể phân tích được

cách mắc các bộ phận trong mạch

điện, ta yêu cầu học sinh quan sát và

nhận xét sơ đồ cách mắc.

*Nhận xét

Ta thấy hai điểm B và C được

nối với nhau bằng dây dẫn có điện trở

không đáng kể Do đó, ta chập hai

điểm này lại với nhau Khi đó đoạn

mạch AC và đoạn mạch CD là hai

đoạn mạch mắc nối tiếp, mỗi đoạn

mạch đó lại có 2 điện trở được mắc

song song Như vậy, mạch điện gồm:

Hai đoạn mạch mắc song song AC và

CD măvs nối tiếp với nhau và nối tiếp

với điện trở R 1 mắc vào nguồn điện

Bài giải: - Mạch điện được vẽ lại tương đương

2 3

R

.

4 5

R

.

U = I.R = 2.18Ω; R = 36(V)b/ Cường độ dòng điện qua R1 là I1:

I1 = I = 2(A)Cường độ dòng điện qua R2 và R3 là I2 và I3 :

-Kết hợp (1) và (2), ta có :I2 = 34 (A)và I3 = 32(A)

Cường độ dòng điện qua R4 và R5 là I4 và I5:

I

Mà: I4 + I5 = I = 2A (4)Kết hợp (3) và (4) :I4 = 23 (A) và I5 = 21 (A)

Thí dụ 3:

Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ 5 Các điện trở đều bằng nhau và có giá trị là r =15Ω Dây nối và ampe kế có điện trở không đáng kể Khi mắc mạch điện vào nguồn điệnthì ampe kế chỉ 2A Tính:

a/ Điện trở tương đương của toàn mạch AB

b/ Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện

Hướng dẫn:

Với mach điện như thế này, nếu

học sinh chưa tiếp cận lần nào thì

dễ gây cho học sinh sự chán nản

và bỏ cuộc Song với việc chập các

Ta thấy giữa các điểm A, C,

D, F, I được nối với nhau bằng dây

dẫn và ampe kế có điện trở không

đáng kể nên chúng có cùng điện

thế Do đó, ta chập các điểm này

lại làm một và nối với dương

nguồn Tương tự như vậy, giữa các

Bài giải: - Mạch điện được vẽ lại tương đương như

sau:

- Mạch điện được mắc: R1 // R2 // R3 // R4 // R5.a/ Điện trở tương đương của toàn mạch AB là:

5 4 3 2 1

1 1 1 1 1 1

R R R R R

r r

điểm E, G, H, K, B ta chập lại làm

một và nói với âm nguồn Như vậy

hai đầu mỗi điện trở này, một đầu

nối với cực dương, một đầu nối với

cực âm của nguồn điện, nghĩa là

mạch điện AB gồm 5 điện trở được

mắc song song với nhau

Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ 6 Các điện trở đều bằng nhau và có giá trị là

r = 49 Dây nối có điện trở không đáng kể Tính điện trở tương đương của toàn mạch

Hướng dẫn:

Với mạch điện phức tạp này, học sinh

sau khi đã làm quen với phương pháp

quan sát để nhận ra được giữa các

điểm được nối với nhau bằng dây dẫn

sẽ được chập lại để làm rõ cách mắc

các bộ phận trong mạch điện.

*Nhận xét:

Quan sát sơ đồ mạch điện, ta

thấy giữa các điểm A, C, I, E, G được

nối với nhau bằng dây dẫn có điện trở

không đáng kể Vì vậy, các điểm này

có cùng điện thế, ta chập lại làm một

và mắc về phía cực dương của nguồn

điện, tương tự như vậy ta cũng có thể

1 5

1 4

1 3

1 2

1 1

1 1

R R R R R R R AB

r r r r r r r r

7 1 1 1 1 1 1 1

49 7 R

G H

I K