Tuy nhiên, khả năng học toán của đại đa số học sinh ở trường miền núi cụ thể ở THCS Hải Vân, THCS Yên Thọ còn hạn chế, cũng như chưa biết chọn cho mình phương pháp tốt trong học tập vật
Trang 1MỤC LỤC
2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm 3 2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến
kinh nghiệm
3
2.3 Các giải pháp để giải quyết vấn đề 4
2- Dạng 2: Tính điện trở của vật dẫn khi biết
công suất tiêu thụ
8
3- Dạng 3: Tính điện trở phụ cần mắc thêm 11 4- Dạng 4:Dạng bài tập đun nước bằng điện 13 2.3 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt
động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và
nhà trường
17
Trang 21.M ở đầu:
- Lí do chọn đề tài:
+ Vật lí là một bộ môn khoa học tự nhiên, ngoài tính thực nghiệm, lí thuyết
còn giải quyết rất nhiều bài toán hóc búa cần đến sự biến đổi, tính toán, suy luận
mà nếu không có kiến thức toán học nhất định thì cũng khó có thể giải quyết dứt điểm Bài tập Vật lí giúp học sinh hiểu sâu hơn những quy luật, hiện tượng Vật lí, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt, tự giải quyết những tình huống cụ thể khác nhau để từ đó hoàn thiện về mặt nhận thức và tích luỹ thành vốn kiến thức cho bản thân Tuy nhiên, khả năng học toán của đại đa số học sinh ở trường miền núi( cụ thể ở THCS Hải Vân, THCS Yên Thọ) còn hạn chế, cũng như chưa biết chọn cho mình phương pháp tốt trong học tập vật lí nên việc giải bài tập gặp không ít khó khăn, nhất là những bài tập về công và công suất, các em hay bị mắc sai lầm khi giải
+ Học tập để hiểu biết, để ngày mai lập nghiệp, luôn là tiêu chí của bất kì ngành học, cấp học nào, hay thời đại nào Việc nắm được ý nghĩa của công, công suất, để tính được chi phí tiền điện phải trả trong tháng, nên chọn loại thiết bị nào phù hợp với gia đình mình sử dụng, tiền điện tháng vừa rồi trả có đúng không, hay công tơ bị sai có ý nghĩa thực tế rất to lớn, vì vậy việc giải các bài tập về công và công suất luôn được tôi quan tâm
+ Hiện tại, cũng không có tài liệu chính thức nào bàn sâu về vấn đề này, đồng nghiệp và nhà trường chưa có biện pháp khắc phục, chính vì vậy tôi quyết định đưa ra sáng kiến này để vận dụng vào dạy học, nâng cao hiệu quả cũng như chia sẻ cùng đồng nghiệp
- Mục đích nghiên cứu: Việc nghiên cứu đề tài này giúp học sinh lớp 9 giải
tốt các bài tập về công và công suất, biết vận dụng vào thực tế đời sống, nâng chất lượng cuộc sống, giảm chi phí không cần thiết
- Đối tượng nghiên cứu: Là học sinh lớp 9, trường thcs Hải Vân, THCS
Yên Thọ
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Phân tích và tổng hợp lí thuyết, hệ thống hóa, giả thuyết, lịch sử
+ Quan sát, điều tra, thực nghiệm, phân tích, tổng kết kinh nghiệm
Trang 32 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm:
2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm:
Muốn làm được bài tập Vật lí, học sinh phải biết vận dụng các thao tác tư duy, so sánh phân tích, tổng hợp, khái quát hoá để xác định được bản chất Vật lí, trên cơ sở đó chọn ra các công thức thích hợp cho từng bài cụ thể Vì vậy bài tập Vật lí còn là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc sáng tạo, tính tự lực trong suy luận
Khi làm bài tập, học sinh bắt buộc nhớ lại kiến thức đã học và vận dụng, đào sâu kiến thức Vì vậy đây là phương tiện tự kiểm tra kiến thức, kĩ năng của học sinh trong việc giải bài tập nếu học sinh tự giác, say mê tìm tòi thì nó còn có tác dụng rèn luyện cho các em những đức tính tốt như tinh thần tự lập, vượt khó, tính cẩn thận, tính kiên trì và đặc biệt tạo niềm vui trong học tập
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
Trước khi áp dụng đề tài này vào giảng dạy tại khối lớp 9 tôi đã kiểm tra chất lượng đầu năm và thấy tình hình học tập của học sinh như sau:
Năm học 2013 – 2014 Khối
Lớp
bình
Yếu
Năm học 2014 – 2015 Khối
Lớp
bình
Yếu
Năm học 2015 – 2016 Khối
Lớp
bình
Yếu
Trang 4- Đối với học sinh lớp 9 đại trà: Khi gặp các bài toán phần công suất nói chung các em còn gặp nhiều khó khăn, lúng túng
- Đối với học sinh giỏi thì việc định hướng cách giải cũng còn rất lơ mơ, nên rất cần thầy cô hướng dẫn phương pháp phân tích và và xử lí dạng toán này
2.3 Các giải pháp để giải quyết vấn đề
- Xuất phát từ quá trình nhận thức: "Từ đơn giản đến phức tạp" đề tài đưa ra các bài toán cơ bản, sau đó phát triển dần bài toán khó hơn, nhằm giúp học sinh nhận thức được bài trước làm cơ sở để giải quyết các bài toán nâng cao
- Để giúp các em giải loại toán này được tốt thì giáo viên cần khắc sâu cho các em phần kiến thức sau:
a- Những kiến thức cần nhớ :
- Các công thức về công- công suất điện:
A = U.I.t = I2.R t =
P =
- Đơn vị công suất là oát (W) và các bội số của oát:
- Đơn vị của công là Jun (J) và các bội số của J:
- Hiệu suất của mạch điện:
H = hoặc: H =
Với: A1: Công có ích, A: công toàn phần
P1: Công suất có ích, P: Công suất toàn phần
- Hệ thức định luật Jun- Len xơ:
Q = I2R t
- Ngoài ra học sinh cần nắm vững kiến thức toán học : giải phương trình, giải
hệ phươngtrình, áp dụng bất đẳng thức Cô-si, áp dụng phương pháp tìm cực trị của tam thức bậc hai để vận dụng giải các bài tập
Trang 5* Để giúp các em tiếp thu tốt cách giải loại toán này, tôi phân loại và chia ra các
dạng cụ thể của từng loại từ dễ đến khó để các em nắm chắc phương pháp giải nó,
cụ thể như sau :
b- Các dạng bài tập:
1-Dạng 1: Bài toán cơ bản
Bài tập 1:
Một bóng đèn sợi đốt ghi 220V – 1000W
a) Tính điện năng sử dụng trong 30 ngày khi thắp sáng bình thường bóng đèn này mỗi ngày 4 giờ theo kW.h
b) Mắc hai bóng đèn cùng loại trên đây nối tiếp vào hiệu điện thế 220V Tính công suất của đoạn mạch nối tiếp này và tính công suất của mỗi bóng đèn khi đó
c) Mắc nối tiếp bóng đèn trên đây với một bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V-75W vào hiệu điện thế 220V Hỏi các bóng đèn này có thể bị hỏng không? Nếu không hãy tính công suất của đoạn mạch này và công suất của mỗi đèn
Cho rằng điện trở của các bóng đèn trong trường hợp b và c trên đây có gíá trị như khi chúng sáng bình thường
Tóm tắt:
Đ1: 220V – 1000W a, Vì đèn sáng bình thường nên công suất của đèn P = 1000W Điện năng mà bóng đèn sử dụng trong 30 ngày mỗi ngày 4 giờ
a) t = 4.30 h A= P.t = 1.4.30 = 120kW.h
A=?
b) Đ1 nt Đ1 Điện trở của mỗi đèn:
U = 220 V R1 = = 48,4 ( )
P’= ? , P’
1= ? b, Khi mắc hai đèn nối tiếp vào hiệu điện thế 220V thì công suất của đoạn mạch
c) Đ1nt Đ2(220V- 75W)
P’=? P’ =
P1’=? Công suất của mỗi đèn khi đó:
P2=? P1’ =
c, Điện trở của bóng đèn 220V – 75W là:
R2 = =
Khi mắc hai đèn vào hiệu điện thế 220 V thì cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là:
Trang 6I1 = I2 =
=> Hiệu điện thế đặt lên mỗi đèn là:
U1 = I.R1= 0,32 48,4 = 15.5V
U2 = I.R2 = 0,32.645,3 = 206.5 V
Vậy các hiệu điện thế này đều nhỏ hơn hiệu điện thế định mức của mỗi đèn nên các đèn đều không bị hỏng
Công suất của đoạn mach khi đó:
P’ = I2 R= 0,322.(48,4+645,3) = 62,4W
Công suất của mỗi đèn:
P1’= I2 R1 = 0,322.48,4= 5W
P2= I2 R2 = 0,322.645,3= 66W
Bài tập 2: Một bóng đèn sợi đốt có ghi 220V- 100W và trên một bóng đèn sợi đốt
khác có ghi 220V – 40W
a) So sánh điện trở của hai bóng đèn khi chúng sáng bình thường
b) Mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch này sử dụng trong 1 giờ Cho rằng điện trở của các bóng đèn có giá trị như khi chúng sáng bình thường
c) Mắc song song hai đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch này sử dụng trong 1 giờ
Tóm tắt: Giải:
Đ1: 220V – 100W a,Điện trở của mỗi đèn khi sáng bình thường:
Đ2: 220V- 40W R1=
R2=
a) So sánh R1 và R2 =>
b) Đ1 nt Đ2 b) Khi mắc nối tiếp hai đèn này vào hiệu điện thế 220V thì
U = 220V cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là :
Đèn nào sáng hơn? I =
A=? t = 1h Công suất của mỗi đèn:
c) Đ1//Đ2 P1 = I2 R1= 0,12982.484 = 8,02W
U = 220V P2 = I2 R2= 0,12982.1210 = 20,4W
Đèn nào sáng hơn? Vậy khi mắc hai bóng đèn nối tiếp vào hiệu điện thế 220V thì
bóng đèn Đ2: 220V – 40W sáng hơn
Trang 7A’ = ?
t = 1h Điện năng mà đoạn mạch này sử dụng trong 1 giờ:
A= U.I.t = 220 0,1298.3600 = 102801J
c) Khi mắc song song hai đèn vào hiệu điện thế 220V thì mỗi đèn đạt được công suất bằng công suất địmh mức, nên bóng đèn 220V- 100W sáng hơn
Bài tập 3: Một bàn là có ghi 550W và một bóng đèn sợi đốt có ghi
110V-40W
a) Tính điện trở của bàn là và của bóng đèn khi chúng hoạt động bình thường
b) Có thể mắc nối tiếp bàn là và bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V được không?
Vì sao? Cho rằng điện trở của bàn là và của bóng đèn có giá trị như đã tính ở câu a c) Có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này vào hiệu điện thế lớn nhất là bao nhiêu
để chúng không bị hỏng? Tính công suất của mỗi dụng cụ khi đó
Tóm tắt: Giải :
Bl: 110V- 550W a) Điện trở của bàn là :
Đ: 110V- 40W Rbl=
a) Rbl= ? Điện trở của đèn:
Rđ= ? Rđ =
b) Có thể mắc nối tiếp BL và b) Khi mắc nối tiếp bàn là và đèn vào hiệu điện thế đèn vào U= 220V không ? 220V thì cường độ dòng điện chạy qua chúng là:
c)Bl nt Đ I =
Umax =? Hiệu điện thế đặt vào bàn là và đèn là:
Pbl = ? U1 = I.Rbl= 0,678.22= 14,9V
Pđ =? U2 = I.Rd = 0,678.302,5= 205,1V
Như vậy hiệu điện thế đặt vào giữa hai đầu đèn lớn hơn hiệu điện thế định mức của nó, nên đèn có thể bị hỏng Do đó không thể mắc nối tiếp hai dụng
cụ điện này vào hiệu điện thế 220V
c) Cường độ dòng điện định mức của bàn là và đèn là:
Idm1=
Iđm2 =
Khi mắc chúng nối tiếp nhau thì cường độ dòng
Trang 8điện qua chúng phải bằng nhau và chỉ có thể lớn nhất
là Umax= 0,346A, vì nếu lớn hơn thì bóng đèn có thể bị hỏng
Vậy có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ này vào hiệu điện thế lớn nhất là:
Umax = Imax.(Rbl+ Rd) =
= 0,346.(22+ 302,5) = 118V Công suất của bàn là khi đó:
Pbl = Ima x Rbl = 0,346 22 = 2,91W Công suất của đèn khi đó:
Pđ = Ima x Rd = 0,346.302,5 = 40W
Trên đây là 3 bài toán cơ bản về tính công suất và điện năng sử dụng, để làm các bài tập này học sinh cần nắm vững và sử dụng thành thạo các công thức tính công suất P= U.I, P= I2.R, P= , Công thức tính điện năng tiêu thụ:A= U.I.t, A =
I2.R.t, A =t Mặt khác học sinh cần nắm vững kiến thức về đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song Cần lưu ý học sinh là dụng cụ tiêu thụ điện chỉ đạt được công suất bằng công suất định mức khi nó được làm việc ở hiệu điện thế bằng hiệu điện thế định mức Chỉ nên mắc các dụng cụ điện nối tiếp nhau khi chúng có cùng cường độ dòng điện định mức
Đối với dạng câu c của bài tập 3, học sinh thường dễ bị nhầm là tính:
Umax1= 5.22= 110V, Umax2= 302,5= 110V
=> Umax = Umax1+ Umax2 = 110 + 110 = 220V (như vậy là sai)
Nên khi hướng dẫn học sinh làm loại toán này cần lưu ý cho các em.
2-Dạng 2: Tính điện trở của vật dẫn khi biết công suất tiêu thụ
Bài tập 1: Hai điện trở R1= 3 và R2 = 6 mắc chúng nối tiếp nhau, và với một ampe kế vào một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi Nếu chúng mắc nối tiếp nhau thì tổng công suất nhiệt tỏa trên hai điện trở là 12,96W Nếu chúng mắc song song thì tổng công suất ấy là 32W Tính điện trở của ampe kế và hiệu điện thế
Tóm tắt: Giải:
R1= 3 ; Khi hai điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp thì điện trở tương
R2 = 6 đương của đoạn mạch:
(R1= 3 nt R2 = 6 )nt RA R = R1+ R2+ RA= 3 + 6 + RA = RA + 9
P12 = 12,96W Khi hai điện trở mắc song song thì điện trở tương đương
Trang 9(R1= 3 // R2 = 6 ) nt RA của đoạn mạch:
P12’ = 32W R’ =
Công suất tỏa nhiệt trên hai dây trong mỗi trường hợp:
RA=? P = I2R= 9 = 12,96 (1)
U=? P’ = R’.I’2= 2 = 32 (2)
Từ (1) => U2 = 1,44(RA+ 9)2 (3)
Từ (2) => U2 = 16(RA+2)2 (4)
Từ (3) và(4) ta có:
1,44(RA+ 9)2 = 16(RA+2)2
=> 144(RA +9)2 = 1600(RA + 2)2
=> 12(RA +9) = 40(RA + 2)
=> 28RA = 9.12-80
=> 28RA = 28
=> RA= 1 và U= 12V
Bài tập 2:Một mạch điện, hiệu điện thế không đổi U, có một ampe kế, điện trở r và
một biến trở, mắc nối tiếp.Khi điều chỉnh biến trở để cường độ dòng điện là I1= 4A thì công suất tiêu thụ trên biến trở là 40W, khi cường độ dòng điện là I2 = 3A thì công suất tiêu thụ là 31,5W Tính công suất tiêu thụ, khi cường độ dòng điện là I3 = 2A
Tóm tắt: Giải:
r nt BT Điện trở của biến trở khi I1 = 4A, I2= 3A lần lượt là:
I1 = 4A Rb1=
Pb1= 40W Rb2=
I2= 3 A Ta có: U = (Rb1+ r)I1= (Rb2+ r)I2
Pb2= 31,5W
I3= 2A => (2,5 + r ) 4= (3,5 + r )3
=> r = 0,5 và U= (3,5 + 0,5)3= 12V
Pb3 = ? Khi I3 = 2A
Thì ( Rb3 + 0,5) 2 = 12
=> Rb3 = 5,5
Công suất tiêu thụ của biến trở khi đó:
Pb3 = I32.Rb3 = 22.5,5 = 22W
Trang 10Bài tập 3: Một đoạn mạch điện có 2 điện trở R1 mắc song song với R2, rồi nối tiếp với một điện trở RA = 6 Điện trở R1 nhỏ hơn R2 và có giá trị R1= 6 Biết công suất tiêu thụ trên R2 là 12W, hãy tính R2, biết hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch là U= 30V
Tóm tắt Giải :
(R1// R2)nt RA Điện trở tương đương của R1 và R2 là:
R1 < R2 R12=
R1= 6 Điện trở tương đương của đoạn mạch:
RA = 6 R = R12+ RA =
P2= 12W Cường độ dòng điện trên mạch chính:
U=30V I =
R2 =? Cường độ dòng điện qua R2:
I2=I
Công suất tiêu thụ trên R2:
P2 = I22.R2= R2( 2
Theo giả thiết, P2= 12W, vậy ta có phương trình:
R2( 2 = 12
R2 15.5 = 4.(R2+3)2
=> 4R22 – 51R2 + 36 = 0
= 512- 4.4.36 = 2025 = 452
Phương trình bậc 2 trên có 2 nghiệm dương:
R2 =
R2’ =
Vì R2> R1= 6 nên ta chỉ lấy nghiệm R2 =12
- Để làm được các bài tập 1;2;3 thì học sinh không những phải nắm vững và vận dụng thành thạo các công thức về công suất mà cần vận dụng tốt các công thức
về đoạn mạch nối tiếp, song song Học sinh cần đọc kĩ và hiểu rõ đề, tìm các mối liên hệ giữa các đại lượng, xây dựng nên các phương trình biểu diễn các mối quan
hệ đó, sử dụng các kĩ năng toán học để giải tìm ra các đại lượng cần tìm
Trang 113-Dạng 3: Tính điện trở phụ cần mắc thêm
Bài tập 1: Một bóng đèn có ghi 120V- 60W được sử dụng với mạng điện có hiệu
điện thế 220V
a) Cần phải mắc điện trở R với đèn ra sao để đèn sáng bình thường? Tính giá trị của điện trở R
b) Tìm hiệu suất của mạch điện
Tóm tắt : Giải :
a) Do hiệu điện thế định mức của đèn nhỏ hơn hiệu điện thế
Đ : 120 V- 60W mạng điện, ta phải mắc điện trở nối tiếp vào đèn Khi đèn
U = 220V sáng bình thường, dòng điện qua mạch đúng bằng dòng điện định mức của đèn:
a) R = ? Để đèn sáng bình I = Idm=
thường ? Điện trở toàn mạch lúc này :
b) H =? Rtđ =
Với Rđ =
Từ đó: R = Rtđ – Rđ = 440 – 240 = 200
b) Công suất có ích là công suất tiêu thụ của đèn:
P1 = Pđm = 60W
Công suất toàn phần là công suất của mạch điện:
P = U.I = 220.0,5 = 110W
Hiệu suất của mạch điện:
H=
Bài tập 2: Có một bóng đèn 120V – 60W và một bóng đèn 120V – 40W Để mắc
chúng vào mạng điện 240 V, cho chúng sáng bình thường, ta phải dùng thêm một điện trở R Hỏi R phải bằng bao nhiêu, và phải mắc chúng như thế nào?
Tóm tắt: Giải :
Đ1:120V – 60W Cường độ dòng điện định mức của mỗi bóng đèn :
Đ2 : 120V – 40W Iđm1=
U = 240V
Phải mắc thêm R Iđm2=
R = ? Điện trở của mỗi đèn :