skkn phân loại và hướng dẫn học sinh lớp 9 làm bài tập vật lí trong chương i điện học

Phần A: Mở đầu I.Bối cảnh đề tài: Trong thực tế dạy học vật lí tập vật lí hiểu vấn đề đặt đòi hỏi phải giải nhờ suy luận logic, phép tốn thí nghiệm dựa sở định luật, phương pháp vật lí Sự tư cách tích cực ln ln việc vận dụng kiến thức học để giải tập Hơn đội ngũ học sinh lực lượng dự bị nòng cốt thật hậu khoa học kỹ thuật, kiến thức, kỹ vật lý đóng góp phần khơng nhỏ lĩnh vực này.Kiến thức, kỹ vật lý vận dụng vào sống thực tiễn đời sống người II.Lý chọn đề tài: Trong q trình dạy học mơn vật lí, tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt.Hiện để việc thực tốt chương trình sách giáo khoa dạy học theo phương pháp đổi có hiệu việc hướng dẫn học sinh biết phân loại, nắm vững phương pháp làm tốt tập chương trình sách giáo khoa góp phần khơng nhỏ việc thực thành công công tác dạy học theo phương pháp đổi mới: Ở chương I: > chương quan trọng chương trình vật lí lớp nhằm giúp học sinh nắm kiến thức : Định luật ôm; cách xác định điện trở dây dẫn; phụ thuộc điện trở vào chiều dài, tiết diện vật liệu làm dây dẫn, biến trở, điện trở dùng kĩ thuật; xác định cơng thức dịng điện, cơng dịng điện, định luật Jun-Lenxơ; sử dụng an toàn tiết kiệm điện năng; kĩ thực hành thí nghiệm để rút kiến thức mới, vận dụng định luật để giải tập Vì để giúp học sinh nắm vững kiến thức chương vận dụng kiến thức học để làm tốt dạng tập vật lí chương I, tơi chọn đề tài: Phân loại hướng dẫn học sinh lớp làm tập vật lí chương I : > để làm đề tài nghiên cứu III Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Phân loại hướng dẫn học sinh làm tập vật lí lớp chương I: Điện học Phạm vi nghiên cứu:Học sinh lớp 95,96 trường thcs Vĩnh Phúc IV.Mục đích nghiên cứu Để thực chương trình sách giáo khoa mơn lý lớp dạy học theo phương pháp đổi đạt hiệu cao địi hỏi giáo viên phải nghiên cứu, tìm tịi để đề phương pháp giảng dạy có hiệu nhằm hướng dẫn học sinh biết phân loại, nắm vững phương pháp làm tốt dạng tập chương trình sách giáo khoa V Điểm kết nghiên cứu: Trong trình nghiên cứu sử dụng số phương pháp sau: - Phương pháp điều tra giáo dục - Phương pháp quan sát sư phạm - Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh - Phương pháp mô tả - Phương pháp vật lí Phần B: Nội dung I.Cơ sở lý luận vấn đề nghiên cứu: Phương pháp dạy học phận hợp thành trình sư phạm nhằm đào tạo hệ trẽ có tri thức khoa học, gíơi quan nhân sinh quan, thói quen kỹ thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tế Phương pháp dạy học có mối liên hệ với nhân tố khác trình dạy học Những phương pháp dạy học dạy học phải thống biện chứng việc giảng dạy giáo viên với việc học tập học sinh Đồng thời góp phần có hiệu vào việc thực tốt khâu trình dạy học, xác định kế hoạch giáo dục, giáo dưởng, phát triển môn cách nhịp nhàng, cụ thể hóa nhiệm vụ dạy học sở đặc điểm học sinh, điều chỉnh kế hoạch dạy học cho sát với diễn biến thực tế, tổ chức hướng dẫn học sinh học tập lớp củng nhà phù hợp với dự định sư phạm Đối với mơn vật lí trường phổ thơng, tập vật lí đóng vai trị quan trọng, việc hướng dẩn học sinh làm tập vật lí hoạt động dạy học, cơng việc khó khăn, bộc lộ rõ trình độ người giáo viên vật lí việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ học sinh, địi hỏi người giáo viên học sinh phải học tập lao động không ngừng Bài tập vật lí giúp học sinh hiểu sâu qui luật vật lí, tượng vật lí Thơng qua tập dạng khác tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt kiến thức để tự lực giải thành cơng tình cụ thể khác kiến thức trở nên sâu sắc hồn thiện trở thành vốn riêng học sinh Trong trình giải vấn đề, tình cụ thể tập đề học sinh phải vận dụng thao tác tư như: so sánh, phân tích, tổng hợp khái quát hóa…để giải vấn đề, từ giúp giải quyết, giúp phát triển tư sáng tạo, óc tưởng tượng, tính độc lập suy nghĩ, suy luận….Nên tập vật lí gây hứng thú học tập cho học sinh II.Cơ sở thực tế thực trạng việc hướng dẫn học sinh làm tập vật lí trường THCS Vĩnh phúc Đặc điểm tình hình nhà trường: - Trường THCS Vĩnh Phúc có sở vật chất phục vụ cho việc giảng dạy, tương đối tốt, phòng học phòng thực hành vật lí kiên cố, qui cách, có đồ dùng đầy đủ cho khối lớp - Học sinh trường THCS Vĩnh Phúc đa phần em ngoan chịu khó học tập, em có đầy đủ sách giáo khoa, sách tập - Đội ngũ giảng dạy mơn vật lí có giáo viên Thực trạng việc hướng dẫn học sinh làm tập vật lí trường THCS Vĩnh Phúc: Trong chương I: Điện học vật lí lớp yêu cầu học sinh kiến thức là: nắm vững định luật ơm, điện trở dây dẫn hồn tồn xác định tính thương số hiệu điện đặt vào hai đầu dây dẫn cường độ dịng điện chạy qua Đặc điểm cường độ dòng điện hiệu điện đoạn mạch mắc nối tiếp đoạn mạch mắc song song, mối quan hệ điện trở dây dẫn với chiều dài, tiết diện vật liệu làm dây dẫn Biến trở điện trở kỹ thuật - ý nghĩa số ghi thiết bị tiêu thụ điện Viết cơng thức tính cơng suất điện điện tiêu thụ điện đoạn mạch, xây dựng công thức Q=I 2Rt Phát biểu định luật Jun –Lenxơ Về kỹ học sinh biết tiến hành thí nghiệm Kiểm tra hay thí nghiệm nghiên cứu để rút kiến thức, vận dụng công thức để giải tập Giải thích số tượng đoản mạch số tượng có liên quan đến định luật Jun-Lenxơ Trong trình giảng dạy mơn vật lí, giáo viên thường sử dụng phương pháp chia nhóm để học sinh thảo luận tìm kệt cho câu hỏi giáo viên thường kết luận đúng, sai khơng hướng dẫn thêm Việc giảng dạy vật lí tập vật lí khơng đạt kết cao, lớp có đối tượng học sinh giỏi, khá, trung bình, yếu, nên khả tư em khác, học sinh yếu, hay trung bình khơng thể tư kịp nhanh học sinh khá, giỏi nên thảo luận em chưa thể kịp hiểu vấn đề thảo luận nhóm, giáo viên lại hạn chế thời gian xem nhóm kết nhanh thường kết tư học sinh ,giỏi nhóm Vì giáo viên khơng trọng đến việc hướng dẫn học sinh phương pháp giải tập vật lí học sinh đốn mị khơng nắm vững kiến thức chương Thực tế trình độ học tập học sinh qua khảo sát đầu năm mơn vật lí lớp 95,96 sau: Số Số Giỏi SL % lớp kiểm tra 95 38 5.3 96 37 5.4 Khá SL % 15.8 18.9 Trung bình Yếu SL % SL % 20 52.6 13.2 20 54.1 13.5 Kém SL % 13.2 8.1 III.Các biện pháp thực Để giúp học sinh tự khám phá lĩnh hội kiến thức, đặc biệt giúp học sinh nắm khắc sâu kiến thức phải coi trọng cách sử dụng bước giải tập Giáo viên phải dự tính tồn kế hoạch cho việc sử dụng tập tiết học cụ thể sau: - Lựa chọn tập nêu vấn đề sử dụng tiết tập nghiên cứu kiến thức nhằm kích thích hứng thú học tập phát triển tư học sinh - Lựa chọn tập cố kiến thức lý thuyết, cung cấp thêm hiểu biết thực tế đời sống - Lựa chọn tập để kiểm tra đánh giá chất lượng kỹ giải tập học sinh Trong việc giải tập phải hướng dẫn cho học sinh biết cách phân loại tập vật lý Phân loại tập chia thành nhiều cách khác nhau: Dạng tập định tính Đó tập vật lí mà giải học sinh khơng cần tính tốn hay làm phép tốn đơn giản nhẫm Bài tập định tính có tầm quan trọng đặc biệt nhiều tập tính tốn giải phải thơng qua tập định tính.Vì việc luyện tập, đào sâu kiến thức mở rộng kiến thức học sinh vấn đề cần tập định tính Đây loại tập có khả trau dồi kiến thức tạo hứng thú học tập học sinh Để giải tập định tính địi hỏi học sinh phải phân tích chất tượng vật lí Với tập định tính ta chia hai loại: Loại tập định tính đơn giản loại tập định tính phức tạp a) Loại tập định tính đơn giản: - Giải tập định tính đơn giản học sinh cần vận dụng một, hai khái niệm hay định luật học giải dạng tập này, nên dùng để cố, khắc sâu kiến thức ví dụ sau: Ví dụ 1: Định luật Jun –Lenxơ cho biết điện biến đổi thành : A B lượng ánh sáng C hoá D.nhiệt Hãy chọn đáp án - Với tập giáo viên nên đưa sau học sinh học xong định luật Jun-Lenxơ + Đáp án câu D Ví dụ 2:Có ba dây dẫn có chiều dài nhau, tiết diện nhau, điều kiện.Dây thứ I bạc có điện trở R 1, dây thứ đồng có điện trở R 2, dây thứ nhơm có điện trở R3.Khi so sánh điện trở ta có: A R1>R2>R3 C R2>R1>R3 B R1>R3>R2 D R3>R2>R1 +Đáp án câu D -Với tập giúp học sinh nắm cách so sánh điện trở dây dẫn khác chúng điều kiện có chiều dài, tiết diện Vídụ 3: Nếu hiệu điện U đặt vào đầu bóng đèn tăng liên tục cường độ dịng điện I qua bóng đèn tăng liên tục, ta nói có hồn tồn khơng? +Với câu hỏi học sinh dễ dàng nhằm lẫn vận dụng định luật ơm cường độ dịng điện tỉ lệ thuận với hiệu điện , mà học sinh ý tới hiệu điện định mức bóng đèn, cường độ dịng điện định mức bóng đèn, vượt giới hạn định mức bóng đèn cháy cường độ dịng điện khơng tăng liên tục b) Dạng tập định tính phức tạp: Đối với dạng tập định tính phức tạp việc giải tập giải chuổi câu hỏi định tính.Những câu hỏi địi hỏi học sinh phải dựa vào việc vận dụng định luật vật lí, tính chất vật lí Khi giải bái tập định tính phức tạp ta thường phân tích giai đoạn +Phân tích điều kiện câu hỏi +Phân tích tượng vật lí mơ tả câu hỏi, sở liên hệ với định luật vật lí, định nghĩa, đại lượng vật lí hay tính chất vật lí liên quan +Tổng hợp điều kiện cho kiến thức tương ứng để giải Vídụ 4:Có hai dây dẫn đồng, nhôm, chiều dài tiết diện, điều kiện.Hỏi mắc dây nối tiếp vào mạch điện có dịng điện chạy qua, nhiệt lượng toả dây lớn hơn? +Đây câu hỏi khó, địi hỏi học sinh phải tư duy.Vận dụng kiến thức học chương để giải quyết, nên giáo viên đưa số câu hỏi gợi ý để học sinh suy nghĩ giải lần lượt: +Trên sở ta trang bị cho học sinh phương pháp suy nghĩ logic lập luận có Dạng tập tính tốn: Đó dạng tập muốn giải phải thực loạt phép tính Để làm tốt loại tập này, giáo viên cần hướng dẫn học sinh đọc kỹ đề , tìm hiểu ý nghĩa thuật ngữ mới, nắm vững kiện đâu ẩn số phải tìm - Phân tích nội dung tập, làm sáng tỏ chất vật lí tượng mơ tả tập - Xác định phương pháp giải vạch kế hoạch giải tập Đối với tập tính tốn ta phân làm loại sau: Loại Bài tập vẽ sử dụng đồ thị a./Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc I vào U -Bước 1:Dựa vào số liệu cho để xác định điểm biểu diễn phụ thuộc I vào U -Bước 2:Vẽ đường thẳng qua gốc toạ độ, đồng thời qua gần điểm biểu diễn nhất.Cần chọn cho điểm biểu diễn phân bố hai bên đường thẳng Ví dụ:Dựa vào bảng sau, vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc I vào U I(A) Lần đo Hiệu điện thế(V) 1,5 3,0 Cường độ dòng điện(A) 0,12 0,25 D 0.5 0.4 C 0.3 B 0.2 A 0.1 4,5 6,0 0,35 0,48 s U(V) b./Sử dụng đồ thị Dựa vào đồ thị cho để xác định đạilượng I, U, R -Biết trị số U, xác định trị số I tương ứng R:Trên trục hồnh, điểm có giá trị U biết ta kẻ đường thẳng song song với trục tung, cắt đồ thị điểm A.Từ A hạ đường vng góc với trục tung, cắt trục tung điểm I Điểm cho biết trị số I cần tìm Biết trị số I, U, ta tính trị số R -Biết trị số I, xác định trị số U tương ứng R:Trên trục tung, điểm có giá trị I biết ta kẻ đường thẳng song song với trục hoành , cắt đồ thị điểm B.Từ B hạ đường vng góc với trục hồnh điểm U Điểm cho biết trị số U cần tìm.Biết trị số I, U ta tính trị số R -Từ đồ thị, xác định trị số R dây dẫn :Lấy điểm đồ thị, từ điểm hạ đường vng góc với trục hồnh ta có trị số U Hạ đường vng góc với trục tung ta có trị số I tương ứng, từ tính I(A) A 0.35 0.3 B 0.2 0.1 U(V) 2,4 Ví dụ:Từ đồ thị hình trên, xác định: a./Hiệu điện để cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn 0,35A b./Cường độ dòng điện hiệu điện đặt vào hai đầu dây dẫn 1,5 V c./Có cách xác định trị số điện trở dây dẫn? Giải a./Xác định điểm I =0,35A trục tung, từ điểm kẻ đường song song với trục hồnh, cắt đồ thị điểm A Từ A, hạ đường vng góc xuống trục hồnh, cắt trục hồnh điểm cho ta giá trị hiệu điện cần tìm U=2,4V b./Xác định điểm U=1,5V trục hoành , từ điểm kẻ đường song song với trục tung, cắt đồ thị điểm B.từ B, hạ đường vng góc xuống trục tung, cắt trục tung điểm cho ta giá trị cường độ dịng điện cần tìm I=0,22A c./Có hai cách xác định điện trở dây dẫn: Cách 1: Từ giá trị có trên, áp dụng cơng thức tính điện trở R=U/I để tính Cách 2: Từ điểm đồ thị, hạ đường vng góc với trục tung, ta có I ;hạ đường vng góc với trục hồnh, ta có U ;suy R Loại 2.Bài tập vận dụng định luật ôm a./Loại tập vận dụng công thức đơn Bước 1:Tìm hiểu tóm tắt đề bài, vẽ sơ đồ mạch điện (nếu có ) Bước 2:Phân tích mạch điện, tìm cơng thức có liên quan đến đại lượng cần tìm Bước 3:Vận dụng cơng thức học để giải toán Bước 4:Kiểm tra, biện luận kết Ví dụ:Cho R1=5Ω ;R2=10Ω ; ampe kế 0,5A; mắc nối tiếp thành mạch điện Vôn kế đo hiệu điện R2 a./Vẽ sơ đồ mạch điện b./Tìm số vơn kế hiệu điện đặt vào hai đầu đoạn mạch Giải a./Sơ đồ mạch điện vẽ sau: • R1 R2 A b./Tính hiệu điện V • Mạch gồm R1 nối tiếp với R2 nên I1=I2=I=0,5A, số ampe kế Từ hệ thức định luật ôm ta có :U1=I1R1=0,5.5=2,5V U2=I2R2=0,5.10=5V Vậy vôn kế 5V Vì R1 nối tiếp R2 nên UAB=U1+U2=2,5+5=7,5V Vậy hiệu điện đặt vào hai đầu đoạn mạch 7,5V b./Loại tập phải suy luận tìm cách mắc mạch điện, vận dụng cơng thức tính.Loại tập chia thành hai dạng sau: Dạng 1:Cho biết số điện trở mắc mạch, biết cường độ dòng điện chạy qua mạch cách mắc, biết hiệu điện nguồn Tìm cách mắc điện trở thành mạch điện thoả mãn điều kiện cho Tính trị số điện điện trở Có thể tiến hành theo bước sau : Bước 1: Đọc tóm tắt đề Bước 2:Suy luận để tìm cách mắc điện trở thành mạch điện thoả mãn điều kiện cho Bước 3:Lập hệ phương trình để tính trị số điện trở Bước 4:Trả lời biện luận kết Ví dụ: Hai điện trở R1 R2 mắc theo hai cách vào hiệu điện U=12V Trong cách mắc thứ nhất, người ta đo cường độ dòng điện chạy qua mạch 0,3A.Trong cách mắc thứ hai, cường độ dòng điện chạy qua mạch 1,6 A a./Cho biết hai cách mắc nào? Vẽ sơ đồ cách mắc b./Tính trị số điện trở R1và R2 Giải a./Nếu có hai điện trở có hai cách mắc: Đó mắc nối tiếp mắc song song a) A • R1 R2 R1 B • b) • A B • R2 b./ Điện trở tương đương đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp lớn điện trở tương đương đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song Do dịng điện chạy qua đoạn mạch nốI tiếp có cường độ nhỏ cường độ dòng điện đoạn mạch song song Vậy cách mắc thứ nối tiếp ⇒ U=IRtđ=0,3(R1+R2) (1) Vậy cách mắc thứ hai song song ⇒ U=I’Rtđ =1,6 R1R2/R1+R2 (2) Vì U khơng đổi nên ta có 0,3(R1+R2)=12 ⇒R1+R2=40 1,6 (R1R2/R1+R2)=12  R1R2/R1+R2 =15/2 ⇒R1R2=300 Vậy có hệ phương trình: R1 +R2 =40 (1’ ) R1R2 =300 (2’ ) Từ (1’ ) ⇒ R1=40 – R2 thay vào phương trình (2’ ) ⇒(40-R2) R2=300 R22 – 40R2-300 =0 R22 –10R2 –30R2 –300 =0 R2(R2-10) – 30(R2 –10) =0 (R2 –10)(R2 –30)=0 R2 =10 Ω ⇒ R1=30Ω R2=30Ω ⇒ R1=10Ω Dạng 2:Cho số điện trở có trị số nhau, biết giá trị điện trở tương đương đoạn mạch, biết hiệu điện nguồn.Tìm cách mắc điện trở thành mạch điện thoả mãn điều kiện cho.Tính cường độ dịng điện chạy qua điện trở Có thể tiến hành theo bước sau: -Bước 1: Đọc tóm tắt đề -Bước 2:Suy luận để tìm cách mắc điện trở thành mạch điện, thoả mãn điều kiện cho -Bước 3:Vận dụng công thức học để tính I -Bước 4:Trả lời biện luận kết Ví dụ:Cho hai điện trở R =R2 =R =3Ω mắc vào nguồn điện có hiệu điện không đổi U=6V a./Hỏi phải mắc hai điện trở vào mạch để điện trở tương đương đoạn mạch 6Ω 1,5Ω ?Vẽ sơ đồ cách mắc b./Tính cường độ dịng điện chạy qua điện trở Giải: a) Ta thấy Rtđ =6Ω > R=3Ω, phải mắc hai điện trở nối tiếp thành mạch điện.Khi hai điện trở nên Rtđ =2.R=6Ω Ta thấy R’tđ=1,5Ω