Sáng kiến kinh nghiệm Hướng dẫn học sinh phn loại mạch điện, giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp 9

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Hướng dẫn học sinh phn loại mạch điện, giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp 9

1. 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Qua quá trình dạy học môn vật lí lớp 9 nhiều năm tôi nhận thấy trong các dạng toán về mạch điện là những dạng toán khó. Học sinh không tự định hướng được khi mạch điện có nhiều điện trở thì tiến hành các bước giải như thế nào? Lập luận ra sao? Trong chương trình vật lí lớp 9, nhất là trong chương trình đổi mới phương pháp dạy học hiện nay do có rất ít thời gian trong phân phối chương trình dành cho phần bài tập nên việc vận dụng kiến thức đã học để giải bài tập mạch điện vấn đề mà đối với giáo viên khi dạy và học sinh khi học còn gặp rất nhiều khó khăn. Thực tế cho thấy học sinh hiện nay rất ngại khi làm bài tập có sơ đồ mạch điện phức tạp chỉ có vài học sinh có thể làm được các bài tập có sơ đồ mạch điện có 2 điện trở, còn có từ 3 đến 4 điện trở mắc nối tiếp hoặc mắc song song còn những mạch điện có nhiều điện trở mắc hổn hợp tường minh hoặc mắc hổn hợp không tường minh hoặc có mắc thêm ampe kế, vôn kế, nhiều công tắc thì hầu như không có học sinh nào làm được. .Chính vì thế tơi đã suy nghĩ và đưa ra giải pháp thay thế "Hướng dẫn học sinh phân loại mạch điện, giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp 9". Nghiên cứu được tiến hành trên hai nhĩm tương đương là hai lớp 9 trường THCS An Hải. Lớp 9A là lớp thực nghiệm, lớp 9B là lớp đối chứng. Lớp thực nghiệm được thực hiện giải pháp thay thế là: "Hướng dẫn học sinh phân loại mạch điện giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp 9". Khi tiến hành nghiên cứu kết quả cho thấy là việc hướng dẫn học sinh phân loại và giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp 9 cĩ ảnh hưởng rõ rệt đến sự hứng thú của học sinh, lớp thực nghiệm cĩ kết quả học tập cao hơn lớp đối chứng. Điểm bài kiểm tra sau tác động của nhĩm thực nghiệm cĩ giá trị trung bình là 8,16; điểm bài kiểm tra sau tác động của nhĩm đối chứng là 7,01. Kết quả kiểm chứng t – test cho thấy P < 0.05 cĩ nghĩa là cĩ sự khác biệt lớn giữa điểm trung bình của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng. Điều đĩ chứng GV: Ngơ Hữu Nga - 1 - Đơn vị: Trường THCS An Hải
2. minh được việc hướng dẫn học sinh phân loại và giải bài toán mạch điện mơn vật lí 9 đã nâng cao chất lượng cho học sinh khi học chương điện học. 2.NỘI DUNG: Qua khảo sát chất lượng phần lớn học sinh chỉ nhận dạng các đoạn mạch điện chỉ có mắc nối tiếp hoặc chỉ có mắc song song kết quả như sau: - Khoảng 40% số học sinh làm được bài tập đoạn mạch mắc nối tiếp. - Khoảng 10% số học sinh làm được bài tập đoạn mạch mắc song song. - Khoảng 5% số học sinh làm được bài tập đoạn mạch mắc hổn hợp. Do đó muốn giúp học sinh có thể làm được các dạng bài tập mạch điện nâng cao đối với giáo viên khi dạy và học sinh khi học cần phải có biện pháp, phương pháp để phân loại và giải các bài tốn mạch điện. Để giải quyết được các yêu cầu nêu trên giáo viên cần giúp cho học sinh hiểu và vận dụng các vấn đề sau đây: ❖ Hệ thống lý thuyết cho các mạch điện: - Định luật ôm đối với các loại đoạn mạch: R a- Định luật Ôm: I A U U I = R = ; U = IR R I K • • U• • + - b- Đoạn mạch nối tiếp c- Đoạn mạch song song I1 R1 A1 R C R A B 1 2 I R • 2 2 A2 A V A B K I  K A B + - . . . . R1 và R2 có một điểm chung R1 và R2 có hai điểm chung I = I1= I2 (1) U= U1 = U2 (1) U= U1 + U2 (2) I = I1 + I2 (2) U R I R 1 1 (3) 1 2 (3) U2 R 2 I2 R1 1 1 1 R= R1 + R2 (4) (4) R R1 R2 GV: Ngơ Hữu Nga - 2 - Đơn vị: Trường THCS An Hải
3. * Những điều cần chú ý Đoạn mạch nối tiếp (R1 nt R2) Đoạn mạch song song (R1 // R2) R1 R 2 U1 = U (5) I1= I (5) R1 R2 R1 +R 2 R2 R1 U2 = U (6) I2= I (6) R1 R2 R1 +R 2 Chia U thành U1và U2 tỉ lệ thuận Chia I thành I1và I2 tỉ lệ nghịch U1 R1 I1 R 2 với R1 và R2: với R1 và R2: U2 R 2 I2 R1 Nếu R2 = 0 thì U2 = 0; U1= U Nếu R2 = 0 thì I2 = 0; I1 = I Hai điểm C, B có UCB = 0; C  B Hai điểm A, B có UAB = 0; A  B Nếu R2 = (rất lớn): Nếu R2 = (rất lớn): U1 = 0; U2= U I1 = 0; I2 = I Sau khi hệ thống lý thuyết giáo viên giới thiệu cho học sinh các loại đoạn mạch thường gặp ❖ Các loại đoạn mạch điện thường gặp . a) Chỉ có mắc nối tiếp c) Hổn hợp tường minh b) Chỉ có mắc song song d) Hổn hợp không tường minh ❖ Một số chú ý khi vẽ lại sơ đồ mạch điện: a) Các điểm nối với nhau bằng dây nối (hoặc ampe kế) có điện trở không đáng kể được coi là trùng nhau khi vẽ lại mạch điện để tính toán. b) Vôn kế có điện trở vô cùng lớn có thể “tháo ra” khi tính toán. c) Trong các bài tập nếu không có ghi chú gì đặc biệt, người ta thường coi là Ra 0, Rv = ❖ Giúp học sinh làm quen bài tập từ bài dễ đến bài khó * Trước hết cần phải giúp học sinh hiểu và vận dụng được các dạng bài tập chỉ có mắc nối tiếp: Bài 1: Cho hai điện trở R1 = 60  và R2 = 40  được mắc nối tiếp với nhau vào giữa hai điểm A, B cĩ hiệu điện thế luơn khơng đổi U = 120V. a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. b) Tính cường độ dịng điện qua mỗi điện trở . Bài giải * Vì R1 nt R2 : - Điện trở tương đương của mạch điện là: a) Rtđ = R1 R2 60 40 100() U 120 b) I1 I2 I = = =1 ,2(A) R td 100 Khi giải xong bài tập giáo viên mở rộng cho đoạn mạch có nhiều điện trở mắc nối tiếp. Từ đó đưa ra tổng quát đoạn mạch gồm n điện trở mắc nối tiếp ta vẫn có: GV: Ngơ Hữu Nga - 3 - Đơn vị: Trường THCS An Hải
4. I = I1= I2 = = In U = U1 + U2 + + In R = R1 + R2 + + Rn * Tiếp theo cần phải giúp học sinh hiểu và vận dụng được các dạng bài tập chỉ có mắc song song: Bài 2: Cho mạch điện .Biết trên thân đèn Đ1 cĩ ghi 6V – 6W, Đ2 cĩ ghi 6V – 9W, nguồn điện 12V. R1 Đ1 a/ Tính điện trở của mỗi đèn, Tính điện trở RCD ? (1đ) k A 0 0 B . . D 5 5 b/ Xác định giá trị điện trở của biến LSIIWGH 1T12 Đ2 1 1 C V trở tham gia vào mạch để hai đèn sáng bình thường?(1đ) P Bài giải (Hình 2) 2 Udm a/ R1 6 Ω Pdm 2 Udm R2 4 Ω Pdm b/ Vì R1// R2 R1.R2 RCD = = 2,4 (Ω) R1 R2 c) Để 2 đèn sáng bình thường, thì UCD = Uđm = 6V Ub = UAD – UCD = 3(V) UCD Vì Rb nt R12 nên Ib = I12 = = 2,5 (A) RCD Ub Vậy Rb = 1,2 (Ω) Ib Giáo viên mở rộng cho đoạn mạch có nhiều điện trở mắc song song. Từ đó đưa ra tổng quát đoạn mạch gồm n điện trở mắc song song ta vẫn có: U= U1 = U2 = = Un I = I1 + I2 + + In * Tiếp theo cho học sinh làm quen với dạng mạch điện mắc hổn hợp trường minh có 3 điện trở. Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ R1 R2 • • A B R3 Biết R1 = 4  ; R2 = 2  ; R3 = 12  , UAB= 12V a- Tính điện trở của đoạn mạch AB b- Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở Đây là mạch điện thuộc dạng mắc song song nhưng trong đó có đoạn mạch mắc nối tiếp. Khi giải câu a giáo viên cần minh họa các mạch điện tương đương GV: Ngơ Hữu Nga - 4 - Đơn vị: Trường THCS An Hải
5. R R21 a- Điện trở tương của R1 và R2 (R1nt R2) -1 R = R + R = 4  + 2  = 6  A R- B 1,2 1 2 Điện trở tương đương RAB của R1,R2,R3 là 33 điện trở tương đương của R // R 33- 1,2 3 1 1 1 -R3 1,2 RAB R1,2 R3 A R B 1 1 1 3 1 3 R 6 12 12 4  AB RAB suy ra R =4  A B AB b- Vì R1,2 //R3 nên U1,2 = U3 = UAB= 12V U AB 12V và (R1 nt R2) nên I 1 = I2 = 2A R1,2 6 I3 = U 12V AB = =1A R2 R3 12Ω R1 A A+ - Bài 4: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ (Hình 1) + UAB UAB B Biết: R1 = 8Ω; R2 =20Ω; R3 =30Ω; Ampe kế chỉ 1,5ª R3 Tính RAB, U2 và UAB . (Hình 1) Bài giải R2 A R 1 C R23 = 12Ω . R3  R =R +R =8 +12 =20Ω R R2,3 AB 1 23 1 C. U2 = IA.R2 =1,5.20 =30V  R A B 50V Chính vì thế để thay đổi hiện trạng trên tơi đã chọn giải pháp : “Thơng qua việc hướng dẫn học sinh phân loại và giải bài toán mạch điện mơn vật lí 9, nhằm nâng cao chất lượng học tập của học sinh ở chương điện học mơn vật lí 9” của Trường THCS An Hải. Một số nghiên cứu gần đây: - Sáng Kiến kinh nghiệm : Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý 9 của thầy Phạm Hồng Trường THCS Cao Xá. GV: Ngơ Hữu Nga - 5 - Đơn vị: Trường THCS An Hải
6. - Chuyên đề: Nâng cao chất lượng giải bài tập vật lý 9 của thầy Nguyễn Văn Hồng trường THCS Nghĩa An năm 2010. - Hướng dẫn một số bài tập vật lý 9 phần điện học của cơ Nguyễn Thị Thoa Trường THCS Trần Hưng Đạo. Các nghiên cứu trên chủ yếu là đi giải một số bài tập cụ thể mà chưa cĩ tài liệu, đề tài nào đi sâu vào việc hướng dẫn học sinh phân loại và giải bài toán mạch điện mơn vật lí 9. Thơng qua đề tài này tơi muốn cĩ một nghiên cứu cụ thể hơn và đánh giá được hiệu quả của việc đổi mới phương pháp dạy học, thơng qua việc hướng dẫn học sinh phân loại và giải bài toán mạch điện mơn vật lí 9 . Từ đĩ, truyền cho các em lịng tin vào khoa học, say mê tìm hiểu về vật lý cùng các ứng dụng của nĩ trong đời sống. 2.1 Vấn đề nghiên cứu: Hướng dẫn học sinh phân loại và giải bài toán mạch điện mơn vật lí 9 cĩ nâng cao được chất lượng học tập cho học sinh khơng? 2.2 Giả thuyết nghiên cứu: Hướng dẫn học sinh phân loại và giải bài toán mạch điện mơn vật lí 9 sẽ nâng cao chất lượng cho học sinh trường THCS An Hải. 2.3.Phương Pháp: 2.3.1 Khách thể nghiên cứu. Học sinh lớp 9A, 9B Trường THCS An Hải cĩ những điểm tương đồng thuận lợi cho việc nghiên cứu. * Giáo viên: Ngơ Hữu Nga giáo viên dạy vật lý của 2 lớp 9A, 9B * Học sinh: + Lớp 9A ( Lớp thực nghiệm ) + Lớp 9B ( Lớp đối chứng) Hai lớp được chọn tham gia nghiên cứu cĩ nhiều điểm tương đồng nhau về năng lực học tập, cụ thể như sau: -Về hình thức học tập: tất cả các em ở hai lớp đều tích cực, chủ động. GV: Ngơ Hữu Nga - 6 - Đơn vị: Trường THCS An Hải
7. - Về thành tích học tập hai lớp tương đương nhau về điểm số của mơn lý ở bài kiểm tra 15 phút. 2,3.2 Thiết kế. Chọn hai lớp nguyên vẹn: Lớp 9A là lớp thực nghiệm và lớp 9B là lớp đối chứng. Tơi dùng bài kiểm tra 15 phút mơn vật lý 9 làm bài kiểm tra trước tác động. Kết quả kiểm tra cho thấy điểm trung bình của hai nhĩm cĩ sự khác nhau, do đĩ tơi dùng phép kiểm chứng T-Test độc lập để kiểm chứng sự chêch lệch giữa điểm số trung bình của hai nhĩm trước khi tác động. Kết quả: Bảng 1. Kiểm chứng để xác định các nhĩm tương đương. Đối chứng Thực nghiệm TBC 6.12 6.10 P= 0.48 P= 0.48 > 0,05 từ đĩ kết luận sự chênh lệch điểm số trung bình của hai nhĩm thực nghiệm và đối chứng là khơng cĩ ý nghĩa, hai nhĩm được coi là tương đương. Sử dụng thiết kế 2: Kiểm tra trước và sau tác động đối với các nhĩm tương đương (được mơ tả ở bảng 2) Bảng 2: Thiết kế nghiên cứu Nhĩm KT trước tác động Tác động KT sau tác động Thực nghiệm O1 Hướng dẫn học sinh giải O2 và phân loại bài tập phần điện Đối chứng O2 Giải bài tập phần điện O4 Thiết kế này tơi sử dụng phép kiểm chứng T- Test độc lập. 2.3.3 Quy trình nghiên cứu. * Chuẩn bị bài của giáo viên : - Lớp 9A : Thiết kế bài dạy: Hướng dẫn học sinh phân loại và giải bài tập phần điện - Lớp 9B : Thiết kế bài dạy: Giải bài tập phần điện * Tiến hành dạy thực nghiệm : GV: Ngơ Hữu Nga - 7 - Đơn vị: Trường THCS An Hải