Sáng kiến kinh nghiệm Hướng dẫn học sinh tóm tắt và phân tích tìm lời giải cho một bài tập về mạch điện

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Hướng dẫn học sinh tóm tắt và phân tích tìm lời giải cho một bài tập về mạch điện

1. NGUYỄN VĂN QUỐC TRƯỜNG THCS PHAN ĐÌNH GIÓT MỞ ĐẦU I. NỘI DUNG ĐỀ TÀI 1. Tên đề tài: “HƯỚNG DẪN HỌC SINH TÓM TẮT VÀ PHÂN TÍCH TÌM LỜI GIẢI CHO MỘT BÀI TẬP VỀ MẠCH ĐIỆN ” 2. Lý do chọn đề tài: Bài tập là một phương tiện giáo dục, giáo dưỡng cho học sinh giúp học sinh hiểu, khắc sâu phần lí thuyết. Mặt khác bài tập là một hoạt động tự lực của học sinh, phần nhiều bài tập làm ở nhà không có sự giúp đỡ, chỉ đạo của giáo viên. Đặc biệt hiện nay môn Vật lý hầu như không có tiết chửa bài tập hoặc rất ít nên thực tế nhiều học sinh lung túng không biết giải quyết các bài tập cho về nhà như thế nào, đặc biệt là những bài đòi hỏi phải tư duy nhiều. Tình trạng phổ biến hiện nay là học sinh rất thụ động, máy móc, chưa có động cơ học tập đúng đắn, còn giáo viên chỉ chủ trọng nhiều tới các bài tập tính toán cho nên học sinh chỉ thuộc công thức máy móc mà không hiểu rõ hiện tượng Vật lý, ý nghĩa Vật lý của công thức đó. Bởi vậy, để giúp học sinh thực sự biết vận dụng kiến thức để giải bài tập thì điều quan trọng trước hết là phải hướng dẫn học sinh phân tích hiện tượng, xác định những tính chất, nguyên nhân, quy luật Vật lý, áp dụng công thức vào từng bài tập cụ thể. Với các yêu cầu thời sự trên, đề tài nhằm nêu lên thực trạng về việc giải bài tập Vật lý của học sinh hiện nay, sự chuyển biến nhằm đưa ra một phương pháp hướng dẫn học sinh suy nghĩ tìm lời giải cho một bài tập Vật lý phần điện học, đặc biệt là các bài tập về mạch điện một cách khoa học nhất. 3. Pham vi và thời gian thực hiện đề tài: Đề tài được thực hiện với học sinh khối lớp 9 trường THCS năm học 2011– 2012. II. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI A. KHẢO SÁT THỰC TẾ: Ngay từ đầu năm học tôi đã được giao nhiệm vụ giảng dạy bộ môn Vật lý ở khối lớp 9. Tôi đã thăm dò, trao đổi với học sinh lớp này, tôi được biết: 1. Tình trạng thực tế trước khi thực hiện đề tài: Một số học sinh tỏ ra yêu thích môn Vật lý, tuy vậy phần lớn học sinh ngần ngại và cho rằng đây là môn học khó hơn so với các môn tự nhiên còn lại. Nguyên nhân chủ yếu là do các em chưa có một phương pháp thực sự để học, để giải các bài tập đòi hỏi tư duy. Đặc biệt sang chương trình Vật lý 9, có rất nhiều 1
2. NGUYỄN VĂN QUỐC TRƯỜNG THCS PHAN ĐÌNH GIÓT bài tập về phần điện đòi hỏi các em phải phân tích được mạch điện. Việc tóm tắt, phân tích bài toán để tìm hướng đi đúng cho bài giải đòi hỏi ở học sinh rất nhiều, rất cao và phải có nhiều kinh nghiệm (đặc biệt trong xu thế các bài tập chủ yếu là bài tập trắc nghiệm). Do đó từ đầu năm tôi đã hướng và phát triển dần cho học sinh những kĩ năng cần thiết này, giúp các em có một kỹ năng nhất định trong việc giải các bài tập về Vật lý. 2. Số liệu điều tra cụ thể trước khi thực hiện đề tài: Khảo sát 32 học sinh lớp 9A bằng một bài kiểm tra sau khi học xong phần đoạn mạch nối tiếp và song song. a. Đề bài: Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ. Biết U = 12V, R1 = 20, R2 = 5, R3 = 8. Một vôn kế có điện trở rất lớn và một ampe kế có điện trở rất nhỏ. a. Tìm số chỉ của vôn kế khi nó được mắc vào hai điểm A và N trong hai trường hợp K mở và K đóng. b. Thay vôn kế bằng ampe kế, tìm số chỉ của vôn kế khi nó được mắc và hai điểm trong hai trường hợp K mở và K đóng. R1 A R3 B N R2 K 2: Khi mắc song song ba điện trở R 1 = 10, R2 và R3 = 16 vào hiệu điện thế U không đổi ta thu được bảng số liệu còn thiếu. Hãy hoàn thành bảng số liệu đó. R1 = 10 I1 = 2A U1 = ? R2 = ? I2 = 1,6A U2 = ? R3 = 16 I1 = ? U3 = ? b. Đáp án: Bài 1: a) Trường hợp K mở ta có mạch điện như hình a. R3 R1 A N B RAB = R1 + R3 = 20 + 8 = 28  Hình a U 12 I A 12 AB R AB 28 =>U AN I AB .R 3 28 .8 3,43V * K đóng ta có mạch điện như hình b. 2
3. NGUYỄN VĂN QUỐC TRƯỜNG THCS PHAN ĐÌNH GIÓT R1 A R3 N R2 B R R R 1 . R 2 12  AB 3 R 1 R 2 U 12 Mà I = I = 1A => U = I .R = 1.8 = 8V I AB 1 A AN AB AN AN 3 R AB 12 b. * K mở: Khi mắc ampe kế vào hai điểm AN thì dòng điện không chạy qua R3. Vậy trong mạch( hình a) chỉ có điện trở R1, ta có: U 12 I A I 0,6A R1 20 * K đóng: Tương tự ta có: R1.R2 20.5 U 12 RAB 4 ; IA I 3A R1 R2 20 5 RAB 4 Bài 2: R1 = 10 I1 = 2A U1 = 20V R2 = 12.5 I2 = 1,6A U2 = 20V R3 = 16 I1 = 1.25A U3 = 20V c. Kết quả bài làm của học sinh như sau: Điểm Số lượng Giỏi ( 9 – 10 ) 2/32 Khá ( 7 – 8 ) 8/32 TB ( 5 – 6 ) 15/32 Yếu ( 0 – 4 ) 7/32 B. NHỮNG BIỆN PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI: 1. Tìm hiểu đối tượng học sinh: Việc tìm hiểu đối tượng học sinh là công việc đầu tiên khi người thầy muốn lấy các em làm đối tượng thực hiện một công việc nghiên cứu nào đó. Do 3
4. NGUYỄN VĂN QUỐC TRƯỜNG THCS PHAN ĐÌNH GIÓT đó tôi đã làm sẵn một số phiếu có ghi sẵn một số câu hỏi mang tính chất thăm dò như sau: - Em có thích học môn Vật lý không ? - Học môn Vật lý em có thấy nó khó quá với em không ? - Em có thuộc và nhớ được nhiều công thức, định nghĩa Vật lý không ? - Khi làm bài tập em thấy khó khăn ở điểm nào ? - Em đã vận dụng thành thạo công thức Vật lý chưa ? - Em có muốn đi sâu nghiên cứu các bài toán về mạch điện không ? 2. Tổ chức thực hiện đề tài: a. Cơ sở: Dựa vào kết quả tìm hiểu học sinh qua các phiếu câu hỏi ở trên, tôi đã thấy được những khó khăn bức xúc của học sinh trong việc học tập Vật lý 9 và sự cần thiết phải đi sâu nghiên cứu các bài tập về mạch điện. Một lý do nữa là số tiết dành cho việc luyện tập trong chương trình Vật lý 9 là tương đối ít vì vậy tôi đã cố gắng tổ chức một số buổi ngoại khoá để giải đáp các thắc mắc của các em cũng như hướng dẫn các em suy nghĩ, phân tích một mạch điện. b. Biện pháp thực hiện: - Trang bị cho học sinh những kiến thức toán học cần thiết, đặc biệt là kĩ năng tính toán, biến đổi toán học. - Giáo viên khai thác triệt để các bài toán trong SGK, SBT và một số bài tập ngoài bằng cách giao bài tập về nhà cho học sinh tự nghiên cứu tìm phương pháp giải. - Trong những giờ bài tập, giáo viên hướng dẫn học sinh trình bày lời giải và nhiều học sinh có thể cùng tham gia giải một bài. c. Kiến thức cơ bản: * Tóm tắt lý thuyết: U - Định luật ôm: I I Đoạn mạch nối tiếp:( 2 điện trở ) Đoạn mạch song song: ( 2 điện trở ) I I1 I 2 I I1 I 2 U U1 U 2 U U1 U 2 R R R 1 1 1 R .R 1 2 Hay R 1 2 R R R R R U R 1 2 1 2 1 1 U 2 R2 4
5. NGUYỄN VĂN QUỐC TRƯỜNG THCS PHAN ĐÌNH GIÓT I R 1 2 I 2 R1 l - Công thức tính điện trở: R S - Các công thức khác thuộc chương I. * Phương pháp giải bài tập. Đoạn mạch nối tiếp Đoạn mạch song sng 1)Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. a) Đoạn mạch chỉ có 2 điện trở. R = R + R 1 1 1 R .R tđ 1 2 Hay R 1 2 R R1 R2 R1 R2 b) Đoạn mạch gồm có n điện trở khác nhau mắc: 1 1 1 1 Rtđ = R1 + R2 + + Rn . . Rtd R1 R2 Rn c) Đoạn mạch gồm có n điện trở giống nhau mỗi điện trở bằng R0 mắc: Rtđ = n.Ro 1 Rtđ = R n 0 d) Nếu biết hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua đoạn mạch AB. U AB RAB = . I AB 2) Tính cường độ dòng điện trong đoạn mạch. U AB a)Tính cường độ dòng điện trong đoạn a) Áp dụng cho toàn mạch IAB = RAB U AB mạch.IAB = hoặc IAB = I1+I2 + +In RAB b) Nếu biết Un và Rn là giá trị hiệu b)Tính cường độ dòng điện trong đoạn U điện thế và điện trở thứ n. Áp dụng mạch rẽ: I’ = AB . Trong đó: . R' định luật ôm cho đoạn mạch: IAB=In= I R' I.' R' U hoặc I . Trong đó: . n I ' R R Rn 3) Tính hiệu điện thế giữ hai đầu đoạn mạch: a) Tính hiệu điện thế giữ hai đầu đoạn mạch: 5
6. NGUYỄN VĂN QUỐC TRƯỜNG THCS PHAN ĐÌNH GIÓT U U I U I.R hoặcU = U1+U2+ +Un I U I.R hoặcU = U1=U2= =Un R R b)Tính hiệu điện thế giữa hai điểm MN b)Tính hiệu điện thế giữa hai đầu một U bất kỳ trên mạch điện: Áp dụng : điện trở: I U I.R . R U MN IMN U MN IMN .RMN RMN c) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở mắc nối tiếp: U R' R' U U ' . Trong đó: . U ' R R C. BÀI TOÁN CƠ BẢN: Bài toán 1: Phân tích mạch điện trong các sơ đồ sau: R1 + R2 R1 + R2 Hình a Hình b +A C -B R1 R2 K D R3 Hình c * Hướng dẫn HS: - Thế nào là một đoạn mạch nối tiếp ? Thế nào là đoạn mạch song song ? - Hình c phải xét khi K đóng và khi K mở. - Dòng điện tương tự như dòng nước nên đường nào dễ đi nó sẽ đi. * Giải: Hình a: Giữa R1 và R2 có hai điểm chung vậy chúng mắc song song với nhau. Hinh b: Giữa R1 và R2 có duy nhất một điểm chung vậy chúng mắc nối tiếp với R R nhau. 1 C 2 A+ B- Hình c:( lưu ý điện trở của dây nói không K R3 đáng kể). - K đóng: D Dòng điện không đi qua R mạch điện chỉ còn R //R . 1 2 3 6
7. NGUYỄN VĂN QUỐC TRƯỜNG THCS PHAN ĐÌNH GIÓT - K mở: Mạch điện gồm AC nt CB hay R1nt ( R2 // R3 ) * Nhận xét: Trong bài tập này để phân tích được mạch điện đòi hỏi HS phải hiểu được thế nào là đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song và phải hiểu được ý nghĩa dòng điện tương tự như dòng nước.( giải thích tại sao khi K đóng lại không có dòng điện đi qua R1. đặc biệt trong trường hợp K đóng nhưng thay dây nối CD bằng một điện trở R4 thì mạch tương đương bây giờ như thế nào?) Bài toán 2: ( bài toán về mạch điện hỗn hợp đơn giản ) Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Biết R1 = 7, R2 = 3, R3 = 6.Cường độ dòng điện qua R1 là I1 = 2A.Tính UAB, UBC, UAC. * Tìm hiểu đề bài: A+ -C Biết R1 = 7 R2 R2 = 3B R3 = 6. R1 I1 = 2 A R3 Tính UAB, UBC, UAC = ? * Hướng dẫn HS: - Mạch điện được phân tích như thế nào ?( Đoạn AB mắc ntn với đoạn BC) - UAB là hiệu điện thế của điện trở nào được tính bằng công thức nào? - Tương tự với UBC và UAC * Giải: Mạch điện gồm: R1nt(R2//R3) nên IAB = IBC = IAC =2A Ta có: UAB = R1.I1 = 7.2 = 14V R2 .R3 3.6 Đoạn BC gồm: R2 //R3 nên RBC 2 R2 R3 3 6 UBC = IBC. RBC = 2.2 = 4 V Đoạn AC gồm AB nt BC nên: UAC = UAB +UBC = 14 + 4 = 18V * Tìm cách giải khác. * Nhận xét : Bài toán yêu cầu học sinh phải phân tích được mạch điện và phải sử dụng công thức phù hợp. Bài toán 3: ( bài toán về mạch điện gồm 4 điện trở ) Cho mạch điện có sơ đồ M + R1 = 1; R2 = 10; R3 = 50; N - R R4 = 40, điện trở của ampe kế 1 A và của dây nối không đáng kể. Ampe chỉ 1A. Tính cường độ P Q dòng diện qua mỗi điện trở và R2 R3 hiệu điện thế MN ? R4 * Tìm hiểu đề bài: R1 = 1 R2 = 10 R3 = 50 R4 = 40 7