SK van dung dinh luat Om giai bt ve mach dien

Khi sử dụng định luật ôm vào giải bài tập học sinh gặp rất nhiều khó khăn về việc định dạng công thức cho từng đoạn mạch đặc biệt trong đoạn mạch có nhiều điện trở mắc hỗn hợp nên tôi mở[r]

A/ PHẦN MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài

1 Lý do khách quan:

Theo chương trình SGK môn Vật lý THCS các em HS được học các kiến thức

về Cơ, Nhiệt, Quang, Điện theo hình thức xoắn ốc: Khối lớp 6, 7 các em đã được học vòng 1 với những nội dung kiến thức vật lý đơn giản, gắn với đời sống thực tế, khi lên lớp 8, 9 các em được học lại những nội dung kiến thức đó nhưng

ở mức độ cao hơn, đòi hỏi khả năng tư duy trừu tượng nhiều hơn, có nhiều nội dung yêu cầu học sinh phải sử dụng toán học nhiều hơn, khối lượng kiến thức lớn và khó nên giáo viên cần phải nắm vững kiến thức bộ môn, kết hợp phương pháp giảng dạy sao cho phù hợp giúp các em tiếp thu bài tốt và có khả năng vận dụng vào giải các bài tập trong sách cũng như giải thích các hiện tượng thực tế liên quan

Việc giải bài tập góp phần quan trọng trong việc phát triển tư duy của học sinh, nếu giáo viên có những giải pháp giúp các em làm bài tốt sẽ giúp các em yêu thích môn học, ngược lại khi các em không làm được bài dễ dẫn đến chán nản, không muốn học

2 Lý do chủ quan:

Trong thực tế do thời lượng cho môn học có phần hạn chế, đặc biệt các giờ hướng dẫn học sinh giải bài tập trên lớp rất ít nên giáo viên thường chỉ yêu cầu học sinh về nhà làm các bài tập có sẵn trong SGK, SBT với những hướng dẫn và phương pháp theo định hướng đã có trong SGK nên dẫn đến học sinh giải bài tập nào chỉ biết về bài tập đó, không có khả năng vận dụng các kiến thức

đã học vào những vấn đề mới, khó khăn hơn dần dần các em sẽ học tập thụ động, khả năng tư duy sáng tạo sẽ hạn chế

Như vậy, muốn học sinh yêu thích môn học và sẵn sàng làm các bài tập giáo viên cần phải suy nghĩ tìm ra phương pháp giúp các em giải quyết tốt các dạng bài tập khác nhau

Khi dạy Vật lý cho học sinh THCS đặc biệt là phần Điện khối lớp 9 với những kiến thức khó, yêu cầu tư duy nhiều hơn tôi đã tìm hiểu kỹ về nội dung kiến thức, nguyên nhân dẫn đến việc học sinh không làm được bài tập tôi mạnh dạn trình bày với các bạn đồng nghiệp một kinh nghiệm của mình về việc vận dụng công thức định luật Ôm để giải bài tập về mạch điện

II Phạm vi nghiên cứu và đối tượng áp dụng

- Phạm vi nghiên cứu: Học sinh khối lớp 9 của trường năm học 2013-2014

- Đối tượng áp dụng : Kinh nghiệm được sử dụng cho giáo viên dạy lớp 9 phần chương I : Điện học

Kinh nghiệm được sử dụng để dạy cho học sinh đại trà và luyện thi HSG

III Mục tiêu nghiên cứu:

- Xác định cách vận dụng định luật Ôm và các kiến thức liên quan để giải các bài tập về mạch điện theo chuẩn kiến thức kỹ năng của Bộ Giáo dục và Đào tạo (Bài tập về mạch điện chỉ có tối đa 3 điện trở)

IV Phương pháp nghiên cứu:

Chia học sinh ra 2 nhóm theo kết quả môn vật lý cuối năm học

2012-2013, mỗi nhóm đều có các đối tượng học sinh giỏi, khá, trung bình

- Nhóm 1: dạy theo chương trình SGK, song trong các giờ bài tập bổ sung thêm kiến thức được nghiên cứu trong SKKN, các bài tập vận dụng ngoài SGK và SBT còn có những bài tập riêng theo trình tự kiến thức được mô tả trong sáng kiến kinh nghiệm

- Nhóm 2 (nhóm đối chứng) dạy theo chương trình SGK, các bài tập vận dụng

có trong SGK và SBT

Sau khi áp dụng kinh nghiệm cả hai nhóm sẽ được làm một bài kiểm tra giống nhau theo chuẩn kiến thức - kỹ năng của môn học

V Điểm mới trong vấn đề nghiên cứu :

Mở rộng định luật Ôm cho đoạn mạch để học sinh vận dụng giải bài tập

về mạch điện một cách dễ dàng hơn

B NỘI DUNG I/ Các kiến thức cơ bản trong chương trình và các kiến thức mở rộng theo

đề tài nghiên cứu

1 Đinh luật Ôm

- Phát biểu định luật : Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây, tỷ lệ nghịch với điện trở của dây

- Hệ thức của định luật :

I= U

R

Trong đó : I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn (A)

U là hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây (V)

R là điện trở của dây dẫn (Ω)

2 Các công thức cho đoạn mạch mắc nối tiếp:

I = I1=I2=…

U = U1+U2+…

Rtđ = R1+R2+…

U1

U2=

R1

R2

3 Các công thức cho đoạn mạch mắc song song

I = I1+ I2+…

U = U1=U2=…

1

Rtd=

1

R1+

1

R2+

I1

I2=

R2

R1

4 Am pe kế và vôn kế :

Am pe kế mắc nối tiếp với đoạn mạch cần đo cường độ dòng điện, nên để không ảnh hưởng tới cường độ dòng điện của mạch điện am pe kế phải có điện trở rất nhỏ, không đáng kể (am pe kế lý tưởng)

Vôn kế mắc vào 2 đầu đoạn mạch cần đo hiệu điện thế, nên để không ảnh hưởng tới mạch điện vôn kế phải có điện trở rất lớn (vôn kế lý tưởng)

Khi am pe kế và vôn kế không phải các dụng cụ đo lý tưởng thi khi tính toán ta coi am pe kế và vôn kế như những điện trở bình thường trong mạch điện

Khi một điện trở (hay một đoạn mạch điện) mắc song song với am pe kế

lý tưởng hoặc song song với một dây dẫn có điện trở không đáng kể thì điện trở

đó (hay đoạn mạch đó) sẽ không có dòng điện đi qua (ta nói điện trở bị nối tắt), khi đó ta coi như không có điện trở đó trong mạch điện

Khi vôn kế lý tưởng mắc nối tiếp với một điện trở thì không có dòng điện qua điện trở đó, ta coi như không có điện trở đó trong mạch điện, điện trở đó coi như của vôn kế

5 Một số kiến thức mở rộng

R I

Khi sử dụng định luật ôm vào giải bài tập học sinh gặp rất nhiều khó khăn về việc định dạng công thức cho từng đoạn mạch đặc biệt trong đoạn mạch có nhiều điện trở mắc hỗn hợp nên tôi mở rộng phát biểu định luật Ôm như sau:

Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch, tỷ lệ nghịch với điện trở tương đương của đoạn

mạch.

- Hệ thức của định luật :

I= U

R

Trong đó : I là cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch (A)

U là hiệu điện thế đặt vào hai đoạn mạch (V)

R là điện trở tương đương của đoạn mạch ( Ω )

Đoạn mạch là một phần của mạch điện nằm giữa 2 điểm được chọn trong

mạch điện Mạch điện là toàn bộ sơ đồ Như vậy ta cũng có thể coi mạch điện là đoạn mạch điện

Trong thực tế, nếu học sinh hiểu định luật Ôm theo định nghĩa mở rộng thì khi

áp dụng vào bài tập các em sẽ vận dụng linh hoạt hơn

II/ Bài tập vận dụng

Bài tập 1:

Đặt vào hai đầu điện trở R1 = 10 một hiệu điện thế U = 12V

a) Tính cường độ dòng điện I1 chạy qua R1

b) Giữ nguyên U = 12V và thay R1 bằng điện trở R2 khi đó cường độ dòng điện qua R2 là I2=I1

3 Tìm giá trị của R2

Giải

Yêu cầu HS đọc kỹ

đầu bài, tóm tắt

Mạch điện chỉ có 1

điện trở nên vận

dụngđịnh luật Ôm

để tính các đại

lượng

Tóm tắt

R1 = 10

U = 12V a) I1 = ? b) I2=I1

3

R2 =?

Giải

a) Cường độ dòng điện qua R1 là:

Áp dụng định luật Ôm, ta có:

U I R



=> I1 =

12

10 = 1,2A b) Theo bài ra ta có : I2=I1

3=

1,2

3 =0,4( A)

Ta có R2 = 2

U

I =

12 0,4=30 (Ω)

Bài tập 2: cho mạch điện như hình vẽ, biết R1 = R2 = R3 = R Tìm điện trở tương

đương của đoạn mạch AB biết hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch là UAB =

12 V; Tính hiệu điện thế 2 đầu mỗi điện trở

Yêu cầu HS đọc kỹ đầu bài, tóm

tắt

Vận dụng công thức tính điện trở

cho đoạn mạch nối tiếp để tính

RAB

Có những cách khác nhau để tìm

hiệu điện thế hai đầu mỗi điện

trở:

- Vận dụng định luật Ôm

- Vận dụng công thức của

đoạn mạch nối tiếp

Tóm tắt

R1 = R2 = R3 = R UAB = 12 V

a) RAB=

b) U1; U2; U3=?

Giải

a)RAB = R1 + R2 + R3 => RAB = 3R ()

b) Cách 1

AB

U I R



=

12

3R=

4

R

=> U1 = I R1 =

4

R.R = 4V U2 = I R2 =

4

R.R = 4V U3 = I R3 =

4

R.R = 4V Cách 2:

1 1

2 2

U R =1 => U1 = U2 ;

3 2

3 2

R U

U R =1 => U2 = U3 ;

=> U1 = U2= U3 (1)

Mặt khác trong đoạn mạch mắc nối tiếp, ta có

U =U1 + U2+ U3 (2)

Từ 1 và 2, ta có : U1 = U2= U3 = 3

U

=

12

3 = 4V

R1 I

Bài tập 3 :

Cho đoạn mạch AB như hình vẽ R1 = R2 = R3 = r

Cường độ dòng điện mạch chính I = 1,5A

Tính điện trở tương đương của đoạn mạch và

cường độ dòng điện qua mỗi điện trở?

R1 R2 R3

Yêu cầu HS đọc kỹ đầu bài, tĩm

tắt

Vận dụng cơng thức tính điện trở

cho đoạn mạch nối tiếp để tính

RAB

Cĩ những cách khác nhau để tìm

hiệu điện thế hai đầu mỗi điện

trở:

- Vận dụng định luật Ơm

- Vận dụng cơng thức của

đoạn mạch nối tiếp

Tĩm tắt

R1 = R2 = R3 = r

I = 1,5A a) RAB=?

b) I1; I2; I3=?

Giải

a) Áp dụng cơng thức 1 2

R R R  R

=> 4 5 6

td

R R R R =>

td

R  r rr r

=> Rtđ = 3

r

b)

Cách 1 : Gọi hiệu điện thế của đoạn mạch là

U Theo định luật Ơm, ta cĩ :

I1=U1

R1; I2=U2

R2; I3=U3

R3 (1)

Vì 3 điện trở mắc song song nên ta cĩ : U=U1=U2=U3 (2)

I=I1+I2+I3 Theo bài ra ta cĩ R1 = R2 = R3 = r (3)

Từ 1,2,3 ta cĩ : I1=I2=I3=3I= 1,5

3 =0,5( A)

Cách 2 :

Ta cĩ :

1 2

2 1

I R =1

Ta có;

5 4

5 4

R I

I R = 1 ;

5 6

6 5

I R =1 nên: I4 = I5 = I6(*)

Mặt khác: I = I4 + I5 + I6 (**) ( cường độ qua mạch song song)

Từ (*)(**) => I4 = I5 = I6 =

3

3 = 1 A

Bài 4 : Cho mạch điện AB như hình vẽ Hãy vận dụng định luật Ơm mở rộng,

viết các cơng thức cĩ thể tính I theo những đoạn mạch khác nhau (coi như đã biết UAB; UAC; UCB và giá trị các điện trở)

R3 R2 C

Hướng dẫn Bài giải

Xem xét xem cường độ dòng

điện I chạy qua những đoạn

mạch nào? Với đoạn mạch được

chọn, xác định hiệu điện thế

tương ứng và điện trở tương

đương tương ứng với đoạn mạch,

sau đó vận dụng định luật Ôm để

viết công thức tính I

Ta có thể tính I theo định luật Ôm mở rộng bằng nhiều cách khác nhau dưa vào các đoạn mạch khác nhau

- Nếu ta coi AB là một đoạn mạch thì I là cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch AB nên ta có : I= UAB

RAB

- Nếu ta coi AC là một đoạn mạch thì I là cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch AC nên ta có : I= UAC

RAC

- Nếu ta coi CB là một đoạn mạch thì I là cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch CB nên ta có : I= UCB

RCB

- Theo công thức của đoạn mạch nối tiếp:

I = I1+I2 ta có thể tính 2 3

CB CB

I

Bài 5 : Cho mạch điện AB như hình vẽ R1=5 ; R2= 10 ; R3= 15; UAB=22V a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch?

b) Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở?

c) Nếu dùng am pe kế lý tưởng mắc vào giữa hai điểm A và C thì am pe kế chỉ bao nhiêu

R3

R2

C I3 I2

Hướng dẫn Bài giải

Yêu cầu HS đọc kỹ đầu bài, tóm

tắt

Xác định cấu trúc mạch điện?

Tính điện trở tương đương của

đoạn mạch song song: có R2//R3

Tính điện trở tương đương của

cả đoạn mạch: có R1ntR23

Cường độ dòng điện chạy qua R1

cũng đồng thời là cường độ dòng

điện mạch chính Vậy theo bài

tập 4 với những dữ kiện của đầu

bài đã cho ta có thể dựa vào đoạn

mạch nào để tính I1?

Để I2; I3 ta có những cách nào?

- Vận dụng định luật Ôm :

- Vận dụng công thức của đoạn

mạch song song:

Tóm tắt

R1=5 ; R2= 10 ; R3= 15; UAB=22V a) RAB=?

b) I1; I2; I3=?

c) Ia=?

Giải

Ta có R1nt(R2//R3) a) Điện trở tương đương của đoạn mạch song song:

2 3 23

2 3

10.15

6( )

10 15

R R R

Điện trở tương đương của cả đoạn mạch là: RAB= R1+R23=5+6=11()

b) I1 là cường độ dòng điện mạch chính, ta có thể coi từ A đến B là một đoạn mạch khi đó:

1

22 2( ) 11

AB AB

U

R

- Tính I2; I3

Cách 1 : Vận dụng định luật Ôm

Ta có U CB I R1 23  2.6 12( )  V

Có : 2 2

12

1, 2( ) 10

CB

U

R

I3= I1 - I2 = 2 - 1,2 = 0,8 (A)

Cách 2 : Vận dụng công thức của đoạn mạch

song song:

2 1, 2( )

I3= I1 - I2 = 2 - 1,2 = 0,8 (A)

Nối giữa A và C một am pe kế lý

tưởng thì mạch điện có cấu trúc như

thế nào? Tại sao?

Vẽ mạch điện còn lại

c) Nếu nối giữa A và C một am pe kế

lý tưởng thì điện trở R1 bị nối tắt mạch điện chỉ còn R2//R3

Số chỉ của am pe kế là:

23

22 3,7( ) 6

AB a

U

R

Ia

R3

R2

C I3 I2 A

Bài 6 : Cho mạch điện AB như hình vẽ R1=15 ; R2= 20 ; R3= 30; vôn kế

có điện trở vô cùng lớn Khi khoá K mở vôn kế chỉ 40 V

Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở khi khoá K đóng?

Yêu cầu HS đọc kỹ đầu bài, tóm

tắt

Khi K mở có những phần nào

tham gia vào mạch điện? Vôn kế

chỉ hiệu điện thế ở đâu?

Xác định cấu trúc mạch điện?

Tính điện trở tương đương của

đoạn mạch song song: có R2//R3

Tóm tắt

R1=15 ; R2= 20 ; R3= 30; Khi K mở UV=40V

Khi K đóng, tính : I1; I2; I3=?

Giải

Khi K mở, R2 và R3 bị nối tắt không tham gia vào mạch điện Điện trở R1 mắc nối tiếp với vôn kế có điện trở vô cùng lớn nên cũng không có dòng điện đi qua R1 Do đó khi K

mở, vôn kế chỉ hiệu điện thế giữa hai điểm A,B

Ta có UAB= 40V Khi K đóng mạch có cấu trúc R1nt(R2//R3) Tính I1; I2; I3 giống như bài 5 (HS tự giải)

III Khảo sát:

Bài kiểm tra khảo sát:

Hai điện trở R1 =15; R2=30 được mắc song song vào hai điểm A, B

có hiệu điện thế không đổi UAB=20V

a) Tính điện trở tương đương của mạch và cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở (3 điểm)

b) Mắc thêm điện trở R3=10 nối tiếp với hai điện trở trên và vẫn mắc vào hai điểm A, B Tính hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở? (4 điểm)

R3

R2

C I3 I2

V

c) Mắc thêm 1 am pe kế lý tưởng song song với hai điện trở R1 và R2 Tính số chỉ của am pe kế? (3 điểm)

Số

học

sinh

Kết quả môn Vật lý cuối năm học

Nhóm

Nhóm

Trong đó : Nhóm 1 được áp dụng SKKN; Nhóm 2 là nhóm đối chứng

C/ KẾT LUẬN

1 Kết quả :

Qua kết quả khảo sát sau khi áp dụng kinh nghiệm ta có thể thấy nhóm được dạy theo kinh nghiệm trên tiếp thu bài tốt hơn và đạt được kết quả qua kiểm tra tốt hơn, nhiều học sinh học tiến bộ

2 Gợi mở những vấn đề cần nghiên cứu:

Phần điện học trong chương trình Vật lý 9 còn nhiều nội dung có thể được

mở rộng, trong đó các bài tập về mạch điện có thể tăng số điện trở lên nhiều

hơn, mắc phức tạp hơn đòi hỏi học sinh cần có những kiến thức nâng cao để có thể phân tích mạch điện sau đó mới áp dụng định luật Ôm và các công thức liên quan để tính toán Trong phạm vi nghiên cứu đề tài còn hạn chế về thời gian nên tôi chỉ đưa ra các dạng bài tập về mạch điện có 3 điện trở đúng theo chuẩn kiến thức, kỹ năng của Bộ Giáo dục và Đào tạo, các bạn đồng nghiệp ôn tập bồi dưỡng học sinh giỏi có thể phát triển kinh nghiệm này thành một chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi ở mức áp dụng kiến thức nhiều hơn, đa dạng hơn./

3 Khuyến nghị và đề xuất:

- Chương trình Vật lý THCS ở các khối lớp 8 và 9 có nhiều kiến thức trừu tượng, yêu cầu khả năng vận dụng công thức, giải toán nhiều và có nhiều nội dung có thể phát triển ở mức vận dụng cao nên yêu cầu giáo viên phải có kiến thức chuyên môn vững vàng, có kinh nghiệm dạy học, bồi dưỡng học sinh giỏi, song ở mỗi nhà trường chỉ có 1 hoặc 2 giáo viên dạy chuyên lý nên tôi rất mong các cấp lãnh đạo tổ chức các buổi chuyên đề về bộ môn để giáo viên được nâng cao năng lực chuyên môn nghiệp vụ phục vụ tốt hơn cho mục tiêu giáo dục của mỗi địa phương nói riêng, của ngành giáo dục nói chung góp phần đào tạo ra những con người có kiến thức, kỹ năng đảm bảo đáp ứng yêu cầu trong thời đại mới./

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Sách giáo khoa Vật lý 9

2 Sách bài tập Vật lý 9

3 Sách tham khảo : 500 bài tập vật lý THCS

4 Tạp chí : Sáng kiến kinh nghiệm do Sở Giáo dục và Đào tạo phát hành

5 Chuẩn kiến thức, kỹ năng

MỤC LỤC

A/ PHẦN MỞ ĐẦU

II Phạm vi nghiên cứu và đối tượng áp dụng 3

III Mục tiêu nghiên cứu 4

B NỘI DUNG

I Các kiến thức cơ bản trong chương trình và các kiến

thức mở rộng theo đề tài nghiên cứu

5

C/ KẾT LUẬN

2 Gợi mở những vấn đề cần nghiên cứu 13