Chuyên đề Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh Chính vì vậy, đề tài" Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh" sẽ giúp học s

Trang 1

Đ Ề T À I S Á N G K I Ế N

M Ô N V Ậ T L Í

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

DẠY KÈM QUY NHƠN TEST PREP

PHÁT TRIỂN NỘI DUNG

Chuyên đề "Hướng dẫn học sinh giải bài toán

về mạch điện hỗn hợp không tường minh"

Nguyen Thanh Tu Group

Trang 2

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh

Chính vì vậy, đề tài" Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh" sẽ giúp học sinh có một hệ thống bài tập về mạch điện, có

phương pháp giải cụ thể của từng dạng với hướng dẫn giải chi tiết từng bài Đồng thời thông qua việc giải bài tập, học sinh có thể được rèn luyện về kĩ năng, phát triển tư duy sáng tạo và năng lực tự làm việc của bản thân

Qua quá trình dạy học và tích luỹ, bản thân tôi đã và đang áp dụng các phương pháp giải bài toán mạch điện hỗn hợp không tường minh áp dụng có hiệu quả trong quá trình giảng dạy

2 Mục đích nghiên cứu

Hướng dẫn phương pháp giải các dạng bài tập của chương “Điện học”, từ đó vạch ra tiến trình hướng dẫn hoạt động dạy học nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức về chương này, trên cơ sở đó học sinh có thể tự lực vận dụng kiến thức

để giải các bài tập cùng dạng theo phương pháp đã đưa ra

Nghiên cứu và xây dựng bài tập mạch điện phân theo dạng chủ yếu nhằm tạo hứng thú cho học sinh trong khi làm bài tập mạch điện

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

3.1 Nghiên cứu lý luận dạy học về bài tập vật lý để vận dụng vào hoạt động dạy học

3.2 Nghiên cứu nội dung chương “Điện học” chương trình sách giáo khoa vật lý 9 nhằm xác định nội dung kiến thức cơ bản học sinh cần nắm vững và các kĩ năng giải bài tập về mạch điện soạn thảo hệ thống bài tập của chương này, đưa ra phương pháp giải theo dạng mạch điên hỗn hợp không tường minh, đề xuất tiến trình hướng dẫn học sinh giải bài tập trong hệ thống bài tập này

3.3 Thực nghiệm sư phạm ở nhóm học sinh để kiểm tra hiệu quả

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu lý luận dạy học vật lý ở trường THCS

4.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: nghiên cứu sử dụng phương pháp

dạy học ứng dụng bài tập trong tiết học vật lý 9, chương "Điện học"

4.3 Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành giảng dạy có đối chứng ở trường

THCS để đánh giá hiệu quả, kiểm chứng tính khả thi của đề tài

Trang 3

2

5 Đối tượng nghiên cứu

- Các bài toán về mạch điện trong sách 500 bài tập vật lí lớp 9 THCS, các bài

Trang 4

3

1 Cơ sở lí luận

Phương pháp dạy học là một bộ phận hợp thành của quá trình sư phạm nhằm đào tạo thế hệ trẻ có tri thức khoa học, về thế giới quan và nhân sinh quan, thói quen và kĩ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tế Phương pháp dạy học

có mối liên hệ biện chứng với các nhân tố khác của quá trình dạy học Những phương pháp dạy học phải thống nhất biện chứng giữa việc giảng dạy của giáo viên với việc học tập của học sinh Đồng thời góp phần có hiệu quả vào việc thực hiện tốt các khâu của quá trình dạy học Xác định kế hoạch giáo dục, giáo dưỡng, phát triển bộ môn một cách nhịp nhàng, cụ thể hoá nhiệm vụ dạy học trên cơ sở đặc điểm của học sinh, điều chỉnh kế hoạch dạy học cho sát với diễn biến thực tế,

tổ chức và hướng dẫn học sinh học tập ở trên lớp cũng như ở nhà phù hợp với dự định sư phạm

sức quan trọng, việc hướng dẫn học sinh làm bài tập vật lí là một hoạt động dạy học đòi hỏi sự công phu, tỉ mỉ của người giáo viên Ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ của người giáo viên vật lí trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ của học sinh Vì thế đòi hỏi người giáo viên và cả học sinh phải học tập và lao động không ngừng Bài tập vật lí sẽ giúp học sinh hiểu sâu hơn những qui luật và những hiện tượng vật

lí Thông qua các bài tập ở các dạng khác nhau tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt nhiều kiến thức để tự lực giải quyết thành công ở các tình huống cụ thể khác nhau từ đó kiến thức các em được học mới trở nên sâu sắc hoàn thiện và trở thành vốn riêng của mình Trong quá trình giải quyết các vấn đề, tình huống cụ thể do bài tập đề ra học sinh phải vận dụng các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hoá để giải quyết vấn đề, từ đó sẽ giúp phát triển tư duy sáng tạo, óc tưởng tượng, tính độc lập trong suy nghĩ, suy luận Bởi vậy việc hướng dẫn giải bài tập vật lí một cách bài bản, chính xác, hiệu quả cao của người giáo viên sẽ góp phần gây hứng thú học tập cho học sinh nhằm đạt mục tiêu phát triển giáo dục toàn diện trong nhà trường

2 Thực trạng

Chúng ta thấy rằng trong thực tế trình độ nhận thức của học sinh THCS chưa cao, đặc biệt là đối với vùng nông thôn Thời gian tiếp thu trên lớp còn ít so với lượng kiến thức và khả năng tư duy, nhận dạng, phân loại bài toán để xác định được yêu cầu của bài toán là hết sức khó khăn đối với phần lớn học sinh

Bên cạnh đó, một mặt do nhu cầu ham học, ham hiểu biết của một số học sinh có triển vọng, mặt khác do mức độ quan trọng của vật lý 9 đối với việc thi vào lớp 10 và tiếp tục học ban KHTN ở các lớp trên nên yêu cầu đặt ra là phải chọn lựa, sàng lọc và phân loại bài tập để hướng dẫn cách giải cho học sinh là công việc

vô cùng quan trọng đối với mỗi giáo viên dạy chính khoá và bồi dưỡng nâng cao

Trang 5

4

Thực tế cho thấy: kiến thức là vô hạn, các loại, các dạng bài tập nói chung, bài tập về mạch điện nói riêng là rất phong phú và đa dạng Trong đó có thể kể tới các dạng bài tập sau:

- Bài tập về mạch điện mắc nối tiếp, mắc song song

- Bài tập về mạch điện hỗn hợp tường minh

- Bài tập về mạch điện hỗn hợp không tường minh

- Bài tập về mạch cầu, mạch đối xứng, mạch tuần hoàn, mạch bậc thang Trong quá trình bồi dưỡng vật lý THCS cho học sinh, nếu ta chỉ phân ra các phần cơ, nhiệt, điện, quang; mỗi phần làm một vài bài để học sinh quan sát, ghi chép và ghi nhớ máy móc theo kiểu tái hiện thì rất khó có thể để ghi nhớ bền vững

và áp dụng khi cần thiết

Việc bồi dưỡng học sinh có triển vọng đòi hỏi giáo viên phải định hướng được và phân loại từng dạng bài tập cho học sinh Với mỗi dạng bài tập trước hết cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản, những điểm cần lưu ý, cung cấp cách giải cụ thể, chọn lựa bài tập cho học sinh luyện giải để nắm vững phương pháp với mức độ từ đơn giản đến phức tạp Trong các dạng bài tập đó thì việc học sinh biết phân tích cách mắc các bộ phận trong mạch điện phức tạp thì mới có thể bắt tay vào việc giải các bài tập khác

Trong quá trình dạy học sinh ở các lớp bồi dưỡng, trước khi hướng dẫn cho học sinh kinh nghiệm này, khi gặp bài tập về mạch điện không tường minh thì học sinh thường lúng túng, chỉ có số ít là thực hiện được, còn lại là thực hiện được nhưng chưa đạt yêu cầu, thậm chí là có học sinh không có định hướng giải Điều

đó làm cho học sinh có tâm lí chán nản, ngại học vật lý Song do điều kiện có hạn

về thời gian, điều kiện về phương tiện, đồ dùng, vật chất nên không thể nghiên cứu kĩ để trình bày đủ các cho các dạng bài tập về từng loại mạch điện.Trong đề tài của mình tôi chỉ đưa ra một vài kinh nghiệm nhỏ để giúp học sinh biến đổi từ mạch điện hỗn hợp không tường minh trở về mạch điện hỗn hợp tường minh để có thể thực hiện giải một cách đơn giản.Và như vậy, khi học sinh đã biết cách vẽ lại mạch điện thì khi đó học sinh sẽ có sự hứng thú để bắt tay vào việc khai thác nhiều dạng toán, bài toán về mạch điện

Từ những lí do đã trình bày ở trên để giúp học sinh có khả năng giải toán vật

lí phần định luật Ôm, bồi dưỡng học sinh có triển vọng để chọn đội tuyển học sinh

giỏi đạt kết quả cao, tôi đã lựa chọn chuyên đề "Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh" nhằm cung cấp cho học sinh có

thêm giải pháp để giải các bài toán loại mạch điện này

3 Nội dung

3.1 Nhắc lại một số kiến thức cơ bản

Trang 6

2 1

1

R R

2 1

2

R R

R

+Chia U thành U1 và U2 tỉ lệ thuận với R1 và R2

2 1

trùng với điểm B (hay điểm C và B có cùng điện thế)

Trang 7

6

*Chú ý:

2 1 2

2 1 1

2 1

1 1

1

) (

.

R I R R R

R R I U

R

U I

+

= +

=

2 1 1

2 1 2

2 1

2 2

2

) (

.

R I R R R

R R I U

R

U I

+

= +

thể coi là trùng nhau (hay hai điểm A và B có cùng điện thế)

- Nếu R2 =  (rất lớn) thì ta có : I2 = 0 và I1 = I

3.2 Mạch điện hỗn hợp không tường minh

3.2.1 Nhận xét chung

- Mạch điện hỗn hợp không tường minh cũng là một loại mạch điện mắc hỗn hợp, song cách mắc khá phức tạp, không đơn giản mà phân tích cách mắc các bộ phận trong mạch điện được ngay Vì vậy, để thực hiện được kế hoạch giải, bắt buộc phải tìm cách mắc lại để đưa về mạch điện tương đương đơn giản hơn Có những bài toán mạch điện rất phức tạp khiến học sinh chúng mình khó giải được Một trong những cách giải quyết trong tình huống đó là chúng ta tìm cách chuyển mạch điện về những dạng đơn giản hơn nhưng tương đương với mạch ban đầu

Sau đây là một số Quy tắc để chuyển những mạch điện phức tạp về những

dạng đơn giản Từ đó tìm ra lời giải ngắn gọn cho bài toán

+ Quy tắc 1: Chập các điểm có cùng hiệu điện thế

Các điểm có cùng hiệu điện thế là các điểm sau đây:

- Nối với nhau bằng dây dẫn và ampe kế có điện trở rất nhỏ có thể bỏ qua

- Các điểm đối xứng với nhau qua trục đối xứng của mạch đối xứng Trục đối xứng là đường thẳng hoặc mặt phẳng đi qua điểm vào và ra của mạch điện, chia mạch điện thành hai nửa đối xứng

+ Quy tắc 2: Tách nút

Tách một nút thành hai nút sao cho hai nút vừa tách có cùng điện thế, chập lại

ta được mạch điện ban đầu

+ Quy tắc 3: Bỏ điện trở

Ta có thể bỏ các điện trở (khác 0) nếu hai đầu điện trở đó có điện thế bằng nhau

Trang 8

7

+ Quy tắc 4: Mạch tuần hoàn

Nếu một mạch điện có các mắt xích giống hệt nhau lặp đi lặp lại một cách tuần hoàn thì điện trở tương đương sẽ không thay đổi nếu ta thêm vào (hoặc bớt đi) một mắt xích

R R R

- Trong một mạch điện, các điểm nối với nhau bằng dây nối (hoặc ampe kế)

có điện trở không đáng kể được coi là trùng nhau Khi đó ta chập các điểm đó lại

- 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 loại đoạn mạch nối tiếp và song song Đối với dạng mạch điện hỗn hợp không

H.4

Trang 9

8

tường minh có rất nhiều bài tập nhưng trong khuôn khổ đề tài này tôi đưa ra hai dạng bài toán cơ bản là: Bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh có sự tham gia của Vôn kế hoặc Ampe kế hoặc cả hai dụng cụ đo đó và dạng bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh có nhiều điện trở

3.2.1 Các bài tập thí dụ cụ thể:

3.2.1.1 Dạngbài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh có sự tham gia của Vôn kế hoặc Ampe kế

*Phương pháp chung:

*Bước 1: - Bỏ ampe kế nối dây dẫn lại

- Bỏ vôn kế không nối dây dẫn

-Trên đường nối dây dẫn nếu không có điện trở thì giáo viên hướng dẫn học sinh biết các điểm trên dây là như nhau và được ký hiệu bằng một chữ cái giống nhau Nếu có điện trở thì hai đầu điện trở là hai điểm khác nhau và được ký hiệu bằng hai chữ cái khác nhau

* Bước 2: - Tiến hành vẽ lại mạch điện theo ký hiệu các chữ cái đã được qui định

viết trên mạch điện

- Sau đó xác định chiều dòng điện để vẽ lại sơ đồ mạch điện

* Bước 3: Dựa vào mạch điện ban đầu theo đề bài và mạch điện đã được vẽ lại để

tìm số chỉ của ampe kế và vôn kế

Để thực hiện vẽ phương pháp này tôi đưa ra các bài tập ví dụ sau đây

Bài tập thí dụ 1: (Trích đề thi GVDG Huyện Thanh Chương chu kỳ 2013 -

a Điều chỉnh R3 sao cho số chỉ của

ampe kế trong cả 2 trường hợp K đóng và K mở là như nhau

Hướng dẫn học sinh giải

Vì mạch điện này vừa có cả biến trở vừa có cả khoá K, vừa có Ampe kế nên nó trở nên khó quan sát, do đó giáo viên cần hướng dẫn học sinh biết được đặc điểm của

đoạn mạch khi K đóng và khi K mở

Trang 10

9

Bước 1: Nhận xét

Do khoá K và Ampe kế có điện trở không đáng kể nên khi K đóng và K mở thì mạch điện xảy ra các trường hơp khác nhau

Bước 2: Thực hiện bài giải:

3 4 3 42

R

= + +

1

.

9

18 11

A

R R U

một nguồn điện, ampe kế chỉ 3A

a/ Tính hiệu điện thế của nguồn điện

Hướng dẫn học sinh thực hiện giải

Trang 11

10

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

Bước 1: 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 lại 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

Bước 2: Thực hiện bài giải

-Mạch điện được vẽ lại tương

đương như sau:

A R

a/ Hiệu điện thế ở 2 cực của nguồn điện

b/ Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở

Hướng dẫn học sinh thực hiện giải

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

Trang 12

11

Bước 1; 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 sử dụng quy tắc 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

mắc vào nguồn điện

Bước 2: Thực hiện bài giải

- Mạch điện được vẽ lại tương đương như

72 12 6

12 6 R

.

R 1

1

3 2

3 2 AC 3

2

3 2



=

= +

=



+

= +

=

R R

R R R

R

R R

R

R AC

Điện trở tương đương của đoạn mạch CD là:

) ( 5 , 7 40

300 30 10

30 10 R

.

R 1

1

5 4

5 4 CD 5

4

5 4



=

= +

=



+

= +

=

R R

R R R

R

R R

Cường độ dòng điện qua R2 và R3 là I2 và I3 :

2 3

3

2

2 I

2 6

12

I R

R I

3

2 (A) Cường độ dòng điện qua R4 và R5 là I4 và I5:

4 5

5

4

3 I

3 10

30

I R

R I

2

1 (A)

H.9 _

Trang 13

* Phát triển từ một bài toán ban đầu

Sau khi hướng dẫn học sinh bài toán gốc rồi để học sinh tự làm được bài rồi giáo viên có thể đưa ra các dạng tương tự từ sơ đồ mạch điện ban đầu để hướng dẫn học sinh cách chập các điểm có điện thế như nhau hay tách các điểm đó ra nếu như dòng điện không thể đi qua giữa chúng

+Ví dụ 1: Như từ sơ đồ mạch điện

H.8 ta có thể thay dây dẫn BC bằng một vôn

kế có điện trở vô cùng lớn như H.10 thì

dòng điện không thể qua được vôn kế ta nên

áp dụng quy tắc tách 2 nút B và C(hai điểm

nhánh trên và nhánh dưới của mạch điện ban

và ngược lại

+ Ví dụ 2: Từ sơ đồ mạch điện H.8 ta có thể bỏ

ampe kế rồi thay dây dẫn BC bằng một Ampe

kế có điện trở không đáng kể như H.11 Vì

Ampe kế có điện trở không đáng kể nên điện thế ở B và C là như nhau ta áp dụng quy tắc chập 2 điểm đó với nhau và mạch điện trở về dạng như đã làm trong trường hợp đầu, mạch điện khi đó có dạng:

R 1 nt {(R 2 // R 3 ) nt (R 4 // R 5 )} ta có thể tính được I1, I2, I3, I4 còn muốn tính chỉ số của

+ Ví dụ 3: Tương tự như trên ta có thể thay dây dẫn BC bằng một khoá K như H.12 Khi K mở mạch điện đưa về dạng như giữa BC có vôn kế, còn khi K đóng mạch điện đưa về dạng ban đầu

như H.8

+ Ví dụ 4: Tương tự ta có thể thay

dây dẫn bằng một điện trở như H.13 đến

đây bài toán trở nên phức tạp hơn nhiều,

H.10

BM

Trang 14

13

D (bỏ điện trở R6) và mạch điện lúc này có dạng: R 1 nt {(R 2 // R 3 ) nt (R 4 // R 5 )},

B và C, chúng có cùng điện thế Vì thế nên mạch điện có dạng: R 1 nt(( R 3 nt

R 5 ) // (R 2 nt R 4 ) ), từ đó ta tính được Rtđ rồi tính chỉ số Ampe kế tương ứng

dụng quy tắc chuyển từ mạch sao sang tam giác và áp dụng công thức tính được

mạch Với một bài toán khi đưa ra cho học sinh ta có thể thay đổi một vài dữ liệu

để có dạng tương tự theo từng cấp độ tăng dần độ khó sẽ giúp học sinh nắm được cách giải một cách cơ bản nhất

Bài tập thí dụ 4 (Trích đề thi GVDG Huyện Đô Lương chu kỳ 2011 - 2013 và đề

thi chọn đội tuyển HSG tỉnh năm học

2007-2008)

Cho mạch điện như hình vẽ:

a/ Ở hình vẽ(H.14).Biết R1=15

Ampe kế chỉ 2A.Tính cường

độ dòng điện của các điện

trở

b/ Ở hình vẽ (H.15)

Biết:R1=R2=2,R3=R4=R5=

cường độ dòng điện qua các

điện trở, độ giảm thế trên các

điện trở và chỉ số ampe kế (nếu có)

Hướng dẫn học sinh thực hiện giảii

Đây là 2 bài mà phòng GD Đô Lương đã từng ra để tổ chức thi cho học sinh chọn vào đội tuyển HSG Tỉnh năm học 2007 - 2008, và hội thi GVDG Huyện chu

kỳ 2011 - 2013

Có thể thấyđây là một trong dạng toán khó, vừa phải chập điểm vừa tính số

chỉ của ampe kế, và tiền đề cho việc giải mạch điện tuần hoàn

Trong sơ đồ H.14 vai trò của Ampe kế là đo cường độ dòng điện mà điện

độ dòng điện trong mạch chính để tính số chỉ của Ampe kế

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	846,12 KB