A A ĐẶT VẤN ĐỀ I Sự cần thiết của đề tài Với nhiều năm kinh nghiệm tham gia giảng dạy phân môn Vật lý 9 đặc biệt khi học sinh tiếp thu kiến thức ở phần điện học, bản thân tôi nhận thấy rằng Một bộ phậ[.]
A.ĐẶT VẤN ĐỀ: I.Sự cần thiết đề tài Với nhiều năm kinh nghiệm tham gia giảng dạy phân môn Vật lý đặc biệt học sinh tiếp thu kiến thức phần điện học, thân nhận thấy rằng: - Một phận không nhỏ học sinh vận dụng cơng thức tính điện trở dây dẫn cơng thức khác có liên quan để giải dạng tập nhiều hạn chế lúng túng - Nội dung đề tài áp dụng để thực giảng dạy theo chuyên đề - Nâng cao chất lượng kiểm tra phần điện học - Học sinh có hứng thú, đam mê tìm hiểu dạng tập có sử dụng công thức điện trở công thức khác có liên quan - Bổ sung thêm vào chuyên đề dạy học nhà trường Là giáo viên dạy vật lý cấp THCS, với mong muốn nâng cao chất lượng môn, giảm đến mức tố đa số lượng học sinh yếu kém, tăng dần số lượng học sinh giỏi mơn, giúp học sinh có lịng đam mê, hứng thú học tập môn vật lý nói chung đồng thời giúp học sinh hình thành số kĩ năng, định chọn đề tài : “Hình thành cho học sinh số kĩ từ cơng thức tính điện trở dây dẫn” để chia sẻ kinh nghiệm với quý đồng nghiệp II Mục tiêu nghiên cứu Học sinh lĩnh hội số kĩ năng, cụ thể : - Kĩ suy công thức hệ từ công thức gốc - Kĩ chuyển đổi đơn vị - Kĩ chuyển đổi lũy thừa với số mũ nguyên âm - Kĩ giải số dạng tập : + Tính điện trở, chiều dài dây dẫn xác định vật liệu làm dây dẫn + Tính đường kính, bán kính dây dẫn từ tiết diện dây dẫn + So sánh điện trở hai dây dẫn + Tính số vịng dây quấn quanh lõi sứ biến trở + Tính chiều dài lõi sứ dùng để quấn dây biến trở B.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: I.Thực trạng vấn đề Qua thực tế giảng dạy nhiều năm qua trình kiểm tra, đánh giá kết học tập học sinh phân môn Vật lý 9, thân nhận thấy rằng: - Khả suy công thức hệ từ công thức gốc học sinh hạn chế nhiều - Các em cịn lúng túng, mắc phải nhiều sai sót q trình chuyển đổi đơn vị diện tích, chuyển đổi lũy thừa với số mũ nguyên âm - Kĩ giải số dạng tập yếu, cụ thể như: + Tính điện trở, chiều dài dây dẫn xác định vật liệu làm dây dẫn + Tính đường kính, bán kính dây dẫn từ tiết diện dây dẫn + So sánh điện trở hai dây dẫn + Tính số vịng dây quấn quanh lõi sứ biến trở + Tính chiều dài lõi sứ dùng để quấn dây biến trở II.Nội dung nghiên cứu II.1.Kĩ suy công thức hệ từ công thức gốc Hiện phận không nhỏ học sinh THCS bắt gặp công thức vật lý em thường học thuộc lịng, ghi nhớ cách máy móc mà khơng hiểu rõ chất vật lý cơng thức Vì vậy, bắt tay vào việc giải tập em thường lúng túng giải dễ bị sai đồng thời khả suy luận để tìm đại lượng khác có liên quan cơng thức bị hạn chế nhiều Do đó, học cơng thức vật lý đó, học sinh cần nắm vững chất cơng thức gốc, hiểu kí hiệu đơn vị tính đại lượng vật lý đồng thời từ cơng thức gốc phải biết suy cơng thức hệ có liên quan Cụ thể : 1/Từ cơng thức gốc tính điện trở dây dẫn : R= , ta suy công thức hệ Để việc thực dễ dàng, ta tiến hành sau : R = R.S = (nhân vế với S), suy : a/Cơng thức tính tiết diện dây dẫn: S = (chia vế cho R) b/Công thức tính điện trở suất chất làm dây dẫn : = ( chia vế cho ) c/Công thức tính chiều dài dây dẫn : = (chia vế cho ) 2/Một số cơng thức khác có liên quan a/Cơng thức tính đường kính, bán kính tiết diện dây dẫn( xét dây dẫn có dạng hình trụ) a1.Tính bán kính : S = r2 a2.Tính đường kính : S = r= d= b/Cơng thức tính số vòng dây dẫn quấn quanh lõi sứ biến trở : N= = N.C C= Trong : : chiều dài dây dẫn C: chu vi lõi sứ ( C = r = N: số vòng dây quấn d) c/Cơng thức tính chiều dài lõi sứ dùng để quấn dây dẫn biến trở: = N.d N= d= Trong : : chiều dài lõi sứ d: đường kính tiết diện dây dẫn N: số vòng dây quấn II.2.Kĩ chuyển đổi đơn vị : Trong q trình tính tốn giá trị đại lượng cần thiết, bắt buộc học sinh phải chuyển đổi đơn vị đại lượng đơn vị hợp pháp Đây bước làm cần thiết thực phần tóm tắt đề Nếu học sinh bỏ qua bước xem kết tốn sai hồn tồn Một nguyên tắc học sinh cần nắm vững chuyển đổi đơn vị: chuyển đổi đơn vị từ đơn vị lớn sang đơn vị bé dùng lũy thừa với số mũ nguyên dương đổi từ đơn vị bé sang đơn vị lớn dùng lũy thừa với số mũ nguyên âm Cụ thể : a/Đổi đơn vị diện tích ( đơn vị đo tiết diện dây dẫn ) */1m2 = 106 mm2 */1mm2 = 10-6m2 */1m2 = 104cm2 */1cm2 = 10-4m2 */1m2 = 102dm2 */1dm2 = 10-2m2 b/Đổi đơn vị đo độ dài ( đơn vị đo chiều dài dây dẫn đường kính , bán kính tiết diện dây dẫn ) */1m = 103 mm */1mm = 10-3m */1m = 102 cm */1cm = 10-2m */1m = 10 dm */1dm = 10-1m II.3.Kĩ chuyển đổi lũy thừa với số mũ nguyên âm Trong công thức R= , thấy : đơn vị đo hai đại lượng S dùng lũy thừa với số mũ nguyên âm Bởi vậy, việc chuyển đổi lũy thừa với số mũ nguyên âm đại lượng cho giống cần thiết điều giúp cho học sinh hạn chế tối đa thao tác bấm việc sử dụng máy tính để tính tốn hạn chế sai sót kết nhiều Ví dụ cụ thể : = 1,7.10-8 m S = 0,2.10-6 m2 +/Chuyển đổi số mũ nguyên âm cho giống với số mũ nguyên âm S = 1,7.10-8 m = 1,7.10-8.102.10-2 m = 1,7.10-2.10-6 m = 0,017.10-6 m Lưu ý : Số mũ nguyên âm có giá trị tuyệt đối phần chữ số thập phân có nhiêu chữ số +/Chuyển đổi số mũ nguyên âm S cho giống với số mũ nguyên âm S = 0,2.10-6 m2 = 0,2.102.10-2.10-6 m2 = 20.10-8 m2 II.4.Kĩ giải số dạng tập cụ thể II.4.1.Tính điện trở dây dẫn Sử dụng công thức : S = R= Bài tốn : Tính điện trở đoạn dây đồng dài 4m có tiết diện trịn, đường kính d = 1mm Cho biết điện trở suất đồng 1,7.10-8 m ( lấy = 3,14 ) Tóm tắt : Giải : -8 = 1,7.10 m Tiết diện đoạn dây đồng : = 4m S= = = 0,785 ( mm2 ) = 0,785.10-6 (m2 ) d= 1mm Điện trở đoạn dây đồng : - R= = 1,7 10-8 = 0,087 ( ) R=? II.4.2.Tính chiều dài dây dẫn Sử dụng công thức : S = r2 R= = Bài tốn :Một sợi dây tóc bóng đèn làm vơnfam 200C có điện trở 25 , có tiết diện trịn bán kính 0,01 mm Hãy tính chiều dài dây tóc này, cho biết điện trở suất vônfam 5,5 10-8 m ( lấy = 3,14 ) Tóm tắt : Giải : -8 = 5,5 10 m Tiết diện sợi dây tóc bóng đèn : R = 25 S = r2 = 3,14.(0,01)2 = 314.10-6 (mm2 ) = 314.10-12 (m2 ) r = 0,01 mm Chiều dài sợi dây tóc bóng đèn : R= = = 25 = 0,14 (m ) = ?m II.4.3.Xác định vật liệu làm dây dẫn Sử dụng công thức : S= R= = Bài toán : Một đoạn dây dẫn dài 2m , có đường kính tiết diện 1,13mm có điện trở 0,056 Xác định dây dẫn làm vật liệu ? ( lấy = 3,14 ) Tóm tắt : Giải : R = 0,056 Tiết diện dây dẫn : d= 1,13mm S= = 2m = ? m = = ( mm2 ) = 10-6 (m2 ) Điện trở suất chất làm dây dẫn: R= = = = 0,028 10-6 ( m) = 2,8.10-8 ( m) Vậy vật liệu làm dây dẫn nhơm II.4.4.Tính tiết diện dây dẫn , từ tính đường kính bán kính tiết diện dây dẫn Sử dụng cơng thức : S= d= R= S= Bài tốn : Người ta dùng dây nicrơm có điện trở suất 1,1 10 -6 m để làm dây nung cho bếp điện Điện trở dây nung nhiệt độ bình thường 4,5 có chiều dài tổng cộng 0,8m Hỏi dây nung có đường kính tiết diện ? Tóm tắt : Giải : -6 = 1,1.10 m Tiết diện dây nung : R = 4,5 R= = 0,8m S= = = 0,196.10-6(m2) = 0,196 (mm2) Đường kính tiết diện dây nung : S = d= = = 0,5 (mm) d=? II.4.5.So sánh điện trở hai dây dẫn Sử dụng phương pháp chung : -Viết cơng thức tính điện trở dây dẫn dựa vào công thức: R = -Lập tỉ số : = -Khi lập tỉ số R1 R2 , đại lượng tử thức mẫu thức rút gọn, đại lượng lại ta việc thay vào tỉ số tính giá trị đại lượng cần tìm 1/Bài toán 1: So sánh điện trở hai dây dẫn đồng chất, đồng tiết diện, dây thứ dài 3m, dây thứ hai dài 6m Có thể rút kết luận ? Tóm tắt : Giải : Điện trở dây dẫn thứ : 1= S1=S2 R1 = l1= 3m Điện trở dây dẫn thứ hai : l2= 6m R2 = Lập tỉ số : = So sánh R1 R2 Suy : R2 = 2R1 = = = */Kết luận : Hai dây dẫn đồng chất, đồng tiết diện, điện trở dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài dây dẫn ( dây dẫn dài gấp lần dây dẫn điện trở dây dẫn gấp nhiêu lần điện trở dây dẫn ) 2/Bài toán 2: So sánh điện trở hai dây dẫn đồng chất, đồng chiều dài, tiết diện dây thứ lớn gấp lần tiết diện dây thứ hai Có thể rút kết luận ? Tóm tắt : Giải : Điện trở dây dẫn thứ : 1= l1=l2 R1 = S1 = 4S2 Điện trở dây dẫn thứ hai : R2 = So sánh R1 R2 Lập tỉ số : = = = = Suy : R2 = 4R1 */Kết luận : Hai dây dẫn đồng chất , đồng chiều dài, điện trở dây dẫn tỉ lệ nghịch với tiết diện dây dẫn ( tiết diện dây dẫn lớn gấp lần tiết diện dây dẫn điện trở dây dẫn nhỏ nhiêu lần điện trở dây dẫn ) 3/Bài toán 3: So sánh điện trở hai dây dẫn đồng chất, dây thứ có chiều dài gấp đơi dây thứ hai có tiết diện nửa dây thứ hai Có thể rút kết luận gì? Tóm tắt : Giải : Điện trở dây dẫn thứ : 1= l1= 2l2 R1 = S1 = S2 Điện trở dây dẫn thứ hai : R2 = So sánh R1 R2 Lập tỉ số : = = = =4 Suy : R1 = 4R2 */Kết luận : Hai dây dẫn đồng chất, điện trở tỉ lệ thuận với chiều dài tỉ lệ nghịch với tiết diện dây dẫn II.4.6.Tính số vòng dây quấn quanh lõi sứ biến trở Sử dụng công thức : R= ; N= = ; C = d Bài toán : Một biến trở chạy có điện trở lớn 20 Dây điện trở biến trở dây hợp kim nicrơm có tiết diện 0,5mm quấn xung quanh lõi sứ trịn đường kính 2cm Tính số vòng dây biến trở Biết rằng, điện trở suất nicrơm 1,1.10-6 m Tóm tắt : Giải : R = 20 Chiều dài dây dẫn : S = 0,5mm2 = 0,5.10-6m2 d = 2cm = 1,1.10-6 m - R= = = = 9,091(m) Chu vi lõi sứ : C = d = 3,14.2 = 6,28 ( cm ) = 0,0628 (m ) Số vòng dây biến trở : N = ? vòng N= = = 145 ( vịng ) II.4.7.Tính chiều dài lõi sứ Sử dụng công thức : S= ; R= C = d ; N = = ; = N.d Bài tốn : Người ta dùng dây nicrơm có điện trở suất 1,1.10 -6 m có đường kính tiết diện d1 = 0,8 mm để quấn biến trở có điện trở lớn 20 a/Tính độ dài l1 đoạn dây nicrôm dùng để quấn biến trở nói b/Dây nicrơm biến trở quấn thành lớp gồm vòng sát lõi sứ có đường kính d = 2,5cm.Tính chiều dài tối thiểu l lõi sứ Tóm tắt : = 1,1.10-6 m d1 = 0,8 mm R = 20 a/ l1 = ? b/ d2 = 2,5cm Tính l2 = ? a/Tiết diện dây dẫn : S= = Giải: = 0,5024 ( mm2 ) = 0,5024.10-6 ( m2 ) Chiều dài dây dẫn : R= = = = 9,13 ( m ) b/Chu vi lõi sứ : C = d2 = 3,14.2,5 = 7,85 ( cm ) = 0,0785 ( m ) Số vòng dây quấn : N= = = 116 ( vòng ) Chiều dài lõi sứ : l2 = N.d1= 116.0,8 = 92,8 ( mm ) = 9,28 ( cm ) III.Đánh giá đề tài Đề tài quý thầy cô giáo nhóm Vật lý trường đánh sau: - Tác giả có đầu tư kĩ lưỡng cho đề tài, nội dung khai thác sâu, dạng tập đưa phong phú - Giúp học sinh nắm kĩ thiết thực bổ ích học chủ đề “Cơng thức tính điện trở dây dẫn” - Đề tài áp dụng cho học sinh khối toàn trường mở rộng cho đơn vị trường bạn - Đề tài mang lại hiệu cao, chất lượng kiểm tra 15 phút, kiểm tra kì I phần điện học kiểm tra cuối HKI với nội dung liên quan đến phần điện học chương trình Vật lý nâng lên rõ rệt IV.Tổ chức thu thập minh chứng Qua kết kiểm tra cho thấy : * Bài khảo sát 15 phút ( Sau học xong chủ đề: Sự phụ thuộc điện trở vào chiều dài, tiết diện vật liệu làm dây dẫn: tiết + + 10; trước triển khai đề tài ) - Đề khảo sát Câu Viết cơng thức tính điện trở dây dẫn thích đại lượng cơng thức Câu Hai dây dẫn làm từ vật liệu, dây thứ dài dây thứ hai lần có tiết diện lớn gấp lần so với dây thứ hai Hỏi dây thứ có điện trở lớn gấp lần dây thứ hai ? - Chất lượng Lớp 9.2 9.6 9.7 Sĩ số Giỏi Khá T.Bình Yếu Kém TB trở lên SL TL% SL TL% SL TL% SL TL% SL TL% SL TL% 32 12 37,5 10 31,3 25 6,2 0 30 93,8 35 25,7 15 42,9 20 11,4 0 31 88,6 36 10 27,8 15 41,7 25 5,5 0 34 94,4 * Bài kiểm tra 15 phút ( Thực vào tiết 13 Công suất điện; sau triển khai đề tài ) - Đề Câu Một sợi dây đồng dài 100m có tiết diện 2mm2 Tính điện trở sợi dây đồng này, biết điện trở suất đồng 1,7.10-8 m Câu Một dây dẫn đồng chất có chiều dài , tiết diện S có điện trở gập đôi thành dây dẫn Điện trở dây dẫn bao nhiêu? - Chất lượng Lớp Sĩ số Giỏi Khá T.Bình Yếu Kém TB trở lên 9.2 9.6 9.7 SL 32 15 35 10 36 15 TL% 46,9 28,6 41,7 SL 12 19 15 TL% 37,5 54,3 41,7 SL 5 TL% 15,6 14,3 16,6 SL TL% 2,8 SL 0 TL% 0 SL 32 34 36 TL% 100 97,2 100 C.KẾT LUẬN, KHUYẾN NGHỊ Trên đề tài sáng kiến kinh nghiệm thân tơi, có nhiều cố gắng, nỗ lực việc xây dựng đề tài với khoảng thời gian có hạn ý kiến chủ quan thân chắn không tránh khỏi thiếu sót số vấn đề chưa đề cập đến Tôi mong rằng, qua đề tài nhận nhiều ý kiến đóng góp quý báu cấp lãnh đạo, anh chị đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện nhằm mục tiêu chung phát triển nghiệp giáo dục huyện nhà Diên Khánh Xin chân thành cảm ơn Diên Khánh, ngày 08 tháng 04 năm 2021 Tác giả Nguyễn Phước Tấn ... (chia vế cho R) b/Cơng thức tính điện trở suất chất làm dây dẫn : = ( chia vế cho ) c/Cơng thức tính chiều dài dây dẫn : = (chia vế cho ) 2 /Một số công thức khác có liên quan a/Cơng thức tính đường... với tiết diện dây dẫn II.4.6 .Tính số vịng dây quấn quanh lõi sứ biến trở Sử dụng công thức : R= ; N= = ; C = d Bài toán : Một biến trở chạy có điện trở lớn 20 Dây điện trở biến trở dây hợp kim... II.4 .Kĩ giải số dạng tập cụ thể II.4.1 .Tính điện trở dây dẫn Sử dụng công thức : S = R= Bài tốn : Tính điện trở đoạn dây đồng dài 4m có tiết diện trịn, đường kính d = 1mm Cho biết điện trở suất