skkn sử DỤNG bài TOÁN CHIA DÒNG, CHIA THẾ để GIẢI các bài tập vật lí 9 NÂNG CAO

Nguyên nhân chính là do các em thiếu vốn kiến thức Vật lí nâng cao và Toán học hoặc các em đã có một số kiến thức Vật lí và Toán học, nhưng chưa biết cách vận dụng vào bài toán Vật lí cụ

-1-

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI

Đơn vị: THCS – THPT TÂY SƠN

Mã số:

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

SỬ DỤNG BÀI TỐN CHIA DỊNG, CHIA THẾ

ĐỂ GI I T S BÀI T P

V T LÍ 9 NÂNG CAO

Người thực hiện : LƯU VĂN ĐỊNH

Lĩnh vực nghiên cứu :

Quản lý giáo dục 

Phương pháp dạy học bộ môn : VẬT LÍ 

Phương pháp giáo dục 

-2-

-3-

Tên SKKN: SỬ DỤNG BÀI TOÁN CHIA DÒNG, CHIA THẾ ĐỂ GI I T

S BÀI T P V T LÍ 9 NÂNG CAO

I LÍ DO CH N ĐỀ TÀI:

Việc giải các bài tập Vật lí, đặc biệt là các bài tập Vật lí nâng cao đối với

một số học sinh, kể cả học sinh giỏi gặp rất nhiều khó khăn Nguyên nhân

chính là do các em thiếu vốn kiến thức Vật lí nâng cao và Toán học hoặc các

em đã có một số kiến thức Vật lí và Toán học, nhưng chưa biết cách vận dụng

vào bài toán Vật lí cụ thể để giải Qua kinh nghiệm giải bài tập cho thấy, nếu

học sinh sử dụng những kiến thức đúng lúc và sử dụng đúng loại kiến thức Vật

lí cũng như Toán thì bài giải sẽ trở nên đơn giản dễ hiểu và được rút ngắn đáng

kể

Chính vì lẽ đó, tôi đã sưu tầm nghiên cứu và mạo muội nêu ra một số dạng bài tập Vật lí nâng cao, có vận dụng những phương pháp giải như phương

pháp chia dòng, chia thế để các em làm quen và vận dụng vào làm bài tập và

kèm theo kiến thức Toán học vào trong bài giải

-4-

Nhằm củng cố lại một số kiến thức Vật lí cũng như Toán học thường gặp

để giúp học sinh vận dụng có hiệu quả vào việc giải bài tập Vật lí nâng cao

trong quá tr nh bồi dư ng học sinh giỏi Đặc biệt các bài toán tính điện trở,

cường độ dòng điện và hiệu điện thế mà áp dụng cách chia dòng, chia thế để

tính giúp bài toán trở nên đơn giản hơn

Đề tài này giới hạn trong phạm vi nghiên cứu những kiến thức cơ bản

nhất, có nâng cao đúng mức ở chương trình bồi dư ng học sinh giỏi Vật lí

THCS, mang tính chất điển hình, thường được vận dụng trong các dạng bài tập

Vật lí nâng cao; nhằm mục đích phục vụ dạy bồi dư ng học sinh giỏi nên t i chọn đề tài này SỬ DỤNG BÀI TOÁN CHIA DÒNG, CHIA THẾ ĐỂ

GI I CÁC BÀI T P V T LÍ 9 NÂNG CAO ”

II C S LÍ LU N VÀ THỤC TIỄN :

C S LÍ LU N

Để thực hiện mục tiêu: Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi

dư ng nhân tài” thì công tác bồi dư ng học sinh giỏi là một trong những

công tác quan trọng bậc nhất mà chúng ta cần thực hiện; nhằm ươm mầm

và phát triển những tài năng tương lai của đất nước

-5-

Vật lí học là một trong các bộ môn được tham gia tổ chức dạy bồi

dư ng để học sinh dự thi học sinh giỏi các cấp Đối với một học sinh giỏi

Vật lí cần phải hội đủ hai yếu tố đó là: giỏi về kiến thức Vật lí đồng thời

nắm chắc và đầy đủ các kiến thức Toán học Nếu thiếu một trong hai yếu

tố trên thì không thể trở thành một học sinh giỏi Vật lí; hay nói cách

khác, một học sinh giỏi Vật lí phải sở hữu một kiến thức Toán học phong

phú và biết cách vận dụng kiến thức đó để giải các bài tập Vật lí nâng

cao một cách có hiệu quả nhất Như vậy Toán học là cơ sở, là tiền đề để

nghiên cứu Vật lí học

C S TH C TIỄN:

Trong các đề tài trước t i đã nghiên cứu và lồng ghép các kiến

thức Toán học như: Hệ thức Vi-et, tính chất dãy tỉ số bằng nhau, hằng

đẳng thức, bất đẳng thức Côsi, hệ số góc của một đường thẳng, phương

tr nh bậc 2 một ẩn, định lý Pitago v.v…là những kiến thức cơ bản thường

gặp trong việc giải bài tập Vật lí nâng cao Chúng là kiến thức cơ sở để

vận dụng vào trong từng bài tập cơ, nhiệt, điện, quang

-6-

Trước đây việc giải bài tập Vật lí, tự thân mỗi người chúng ta đều

huy động những kiến thức Vật lí và những kiến thức Toán học thích hợp

để giải chứ chưa có ai đi sưu tầm, nghiên cứu, liệt kê xem những kiến

thức Toán nào thường được vận dụng vào bài tập Vật lí hay bài tập Vật lí

này thì nên dùng những kiến thức Toán nào thì tốt hơn

Qua nhiều năm dạy bồi dư ng HS giỏi, tôi đã sưu tầm các bài tập

nâng cao, các đề thi HS giỏi, đề thi vào các trường chuyên Sau khi giải,

phân tích xem những kiến thức Toán học nào được vận dụng trong bài

tập đó và tìm xem kiến thức Toán nào là điển hình nhất để từ đó phân

loại về mặt kiến thức Toán được vận dụng Trong quá trình dạy chúng ta

có thể lần lượt đưa ra từng dạng kiến thức Toán học trước, sau đó cung

cấp các bài tập Vật lí có áp dụng kiến thức Toán tương ứng để học sinh

giải

Đề tài đó đã được c ng nhận và được ứng dụng trong quá tr nh bồi

dư ng học sinh giỏi Vật lí cấp THCS tại trường t i

Tiếp tục trong quá tr nh giảng dạy bản thân t i nhận thấy các bài

tập Vật lí nâng cao khi đi t m các đại lượng như cường độ dòng, hiệu

-7-

điện thế hay điện trở trong mạch điện nối tiếp hay song, mạch điện đơn

giản hay phức tạp nếu dùng phương pháp chia dòng, chia thế th bài toán

trở nên dễ hiểu, cách giải đơn giản hơn

Vậy t i đã mạnh dạn viết lên đề tài này

đầu là những học sinh khá giỏi được đi bồi dư ng

T i bắt đầu áp dụng giải pháp này từ năm học 2013 – 2014 cho

đến nay Sau đây là một số ví dụ về cách giải bài tập Vật lí nâng cao sử

dụng bài toán chia dòng, chia thế Nó chỉ mang tính chất gợi ý, tham

khảo, nhằm giúp học sinh khi bắt gặp các dạng bài tập tương tự thì có thể

vận dụng để giải

-8-

C c v dụ n c n c 2.1- Bài toán chia dòng:

a) Cơ sở để l luận

Để giải bài toán chia dòng ta vận dụng định luật Ôm cho các điện

trở ghép song song và các c ng thức dẫn xuất tương đương

 C ng thức tính dòng điện rẽ I1, I2,…từ dòng mạch chính

như h nh A1

I R

R R

U

1 1

R

R R

U

2 2

-9-

 Nếu mạch song song chỉ gồm hai nhánh R1, R2 như h nh A2

là có thể t m các dòng theo một trong hai cách:

2 1

2 1

R

R I I

I I I

(2)

- Cách giải nhanh là áp dung c ng thức (1)

I R R

R I

2 1

2 1



R R

R I

2 1

1 2



 ; … (3)

 Định lí về nút:

Tổng đại số các dòng điện đi đến nút bằng tổng đại số các dòng

điện đi khỏi nút

Ta tạm quy ước chiều các dòng điện, sau đó viết phương tr nh

-10-

Nút M: I = I1 + I3 nút B: I3 = I4 + I5

Nút A: I5 + I1 = I2 nút N: I = I2 + I4

 Cường độ dòng điện qua nhánh có điện trở bằng 0: với

nhánh có R = 0 nếu dùng định luật Ôm cho riêng nó, ta có

dạng I =0 do đó ta phải t m dòng điện dựa vào nút vào hay

ra của dòng điện qua nhánh đó

-11-

2 6

1 3

1 2

1 1

1 1

I U

2

1 2

1 1

R

U I

2

1 1

R

U I

4

1 2

2  

A R

U I

12

1

4

4  

Cách 2 Dùng phương pháp chia theo tỉ lệ nghịch:

I1.R1=I2.R2=I3.R3=I4.R4 thay số: 1I1=2I2=3I3=6I4 chia cho 6 ta được:

12

1 1 2 3 6 1 2 3 6

4 3 2

13  

6 3

6 3

U I

R

9

10 6 3

6 3

5

4 2

-13-

I4=I-I2 = A

9 5

Để t m số chỉ của A ta phải quay lại sơ đồ (h nh 1) v I3 > I1 nên dòng

qua A chạy từ N đến M, và bằng:

IA=I3-I1= A

18

5 6

5 9

10   (có thể t m IA bằng cách dựa vào I2 và I4)

b Cách 1: Xem hình 1 và dùng c ng thức (3) ta giải như sau Trước hết

dùng dòng mạch chính:

I I R R

R I

4

3

3 1

R I

5

4

4 2

3 5

4 4 3

4

3

1 3

A I I I A I

5

4

2 4

-14-

Cách 2: Chọn U1, U2 là ẩn và đặt phương tr nh dòng tại hai nút M, N

Nút M:

) ( 1

1 1

2 1

a U

Nút N:

) ( 4

1 3

DHình C

-16-

I3 – I5 = I4

5 3

2 2

1

1

R

U R

U R

3 2 1

2 R R 5 , 1 3R

11 R

-18-

Ta có: R1= 3R3, R2= 1,5R3

3 3

2 2

1

1

R

U R

U R

3 3

3

3 2

3

1

5 , 5 5

, 1

U R

U R

U R

Từ đó: U1 = 3R3

3 5 ,

5 R

U

5 , 5

11 3 5 , 5

U2 = 1,5R3

3 5 ,

R R R

U AB

7

3 2 1

U AB

6

5 4 3

2 2

1

1

R

U R

U R

R

7

3 2 1

R

14 3 2 1

R

24 7

4 6 5 4

R

12 7

2

6 5 4

R R R

R

5 , 5

3

5 , 5

3

3 3

3 2 1

R R R

R

5

2 5

2

6 6

6 5 4

3+ U AB

2 3 2

3

R R R

R R

CD

R R

R U

U

8

30 10 8

R U

U

CDB ACB

8

20 3

2 3



Bà tậ về ạc cầu tổn qu t: ươn

Có rất nhiều phương pháp giải như phương pháp điện thế nút, phương

pháp đặt hệ phương tr nh có ẩn số là dòng điện và phương pháp

chuyển mạch sao thành mạch tam giác

T i xin tr nh bày phương pháp điện thế nút và phương pháp đặt hệ

C

DHình H

-24-

R4=3, R5=4, UAB=5,7V

T m các cường độ dòng điện và điện trở

tương đương của mạch cầu

1

1 3

7 , 5 2

3 1 3

3  

-25-

A R

Cách 2: Phương pháp đặt hệ phương tr nh có ẩn số là dòng điện

1 3

I I

I I

;

2

8 , 22

8 , 22

1 1

5 3 4

-26-

I = I1 + I3 =4A vậy Rtđ =   1 , 425 

4

7 , 5

I U

IV-HI U QU CỦA ĐỀ TÀI:

Việc trang bị cho học sinh khá, giỏi những kiến thức Vật lí cơ bản là cần

thiết và những kiến thức Vật lí nâng cao Qua đó giúp học sinh không những

phân loại được bài tập, mà còn nhận biết được các dạng bài tập khác nhau từ đó các em có thể giải bài tập một cách nhanh nhất Qua thực tế giảng dạy cho thấy,

những học sinh có kiến thức Vật lí vững chắc và Toán học phong phú, sau khi

phân tích bài toán Vật lí, các em biết ngay cần phải áp dụng cách giải nào cho dạng bài tập đó; qua đó các em cũng thấy được, có thể có nhiều cách giải bài

tập Vật lí; đồng thời các em biến đổi bài toán rất linh hoạt, trình bày bài giải chặt chẽ, gọn gàng

Nếu giáo viên chỉ trang bị những kiến thức Vật lí đơn thuần, thì học sinh

sẽ lúng túng khi gặp các bài tập cần dùng đến nhiều phương pháp khác nhau

Đề tài này tôi đã nghiên cứu từ đầu năm 2013-2014, và được áp dụng từ

năm học 2014-2015; 2015-2016 và t i đã và đang tiếp tục áp dụng thêm một số dạng bài tập có biến trở, v n kế, ampe kế trong năm học này Tuỳ từng đối

tượng học sinh mà mức độ đạt được có khác nhau Trong đề tài này, tôi có cập

-27-

nhật các bài toán được trích từ các đề thi học sinh giỏi cấp huyện, Do đó cấp độ

kiến thức được nâng cao đáng kể Tuy nhiên kết quả nêu ra sau đây là kết quả đạt được từ cấp huyện Để dễ so sánh, đối chiếu kết quả, tôi chia ra làm hai

nhóm đối tượng:

N ó đố tượn t n ất

- Học sinh có học lực khá, giỏi m n Vật lí, được trang bị kiến thức Vật lí đầy đủ và kiến thức toán vững chắc nhưng khả năng áp dụng kiến thức vào làm

bài tập vật lí nâng cao chưa tốt lắm

Bảng: Kết quả khảo sát chất lượng sau khi thực hiện đề tài

-28-

nNhóm đố tượn t a

- học sinh học sinh có học lực khá giỏi m n Vật lí, được trang bị kiến thức Vật lí đầy đủ và nâng cao và kiến thức toán vững chắc

Bảng: Kết quả khảo sát chất lượng sau khi thực hiện đề tài

Thời gian áp dụng đề tài này còn quá ít và các dạng bài tập chua nhiều,

chưa thể đánh giá hết được giá trị của đề tài Tuy nhiên qua đó cũng cho thấy

phần nào về hiệu quả của để tài mà t i đã áp dụng trong năm học 2014-2015 và năm 2015-2016

-29-

V ĐỀ U T, HU ẾN NGH H N NG ÁP DỤNG:

Qua quá tr nh giảng dạy vật lí th t i thường yêu cầu học sinh học đến

đâu th hệ thống kiến thức lại đến đó, đặc biệt là hệ thống c ng thức để vận

dụng Vậy t i đề xuất các giáo viên khác cũng nên yêu cầu học sinh tự hệ thống

các c ng thức Vật lí cũng như Toán học đã học và giáo viên bổ sung thêm một

số c ng thức có liên quan

Việc áp dụng đề tài này vào thực tiễn giảng dạy trong quá tr nh bồi

dư ng học sinh giỏi có thuận lợi là học sinh nắm vững bản chất vật lí và một số

kiến thức Toán học có học trong chương trình chính khoá nên học sinh vận

dụng rất thuận lợi Tuy nhiên cũng có khó khăn là: cách phân tích bài toán, biến đổi sơ đồ mạch điện để đưa về dạng bài tập cần giải

Qua thực tiễn giảng dạy cho thấy rằng nếu học sinh kh ng nắm vững các dạng bài tập cũng như các cách gải khác nhau thì các em sẽ bỏ qua nhiều bài

toán Vật lí đáng tiếc trong các k thi học sinh giỏi

Đề tài này có thể áp dụng trong phạm vi dạy bồi dư ng học sinh giỏi cấp

huyện cũng có thể dành cho đối tượng học sinh khá, giỏi tự nghiên cứu kiến

thức Vật lí nâng cao

-30-

Đề nghị các bạn đồng nghiệp ủng hộ và hỗ trợ thêm tư liệu để bổ sung và

góp ý để đề tài ngày một hoàn thiện hơn

VI- TÀI LI U THA H O :

- Vật lí 9 nâng cao – Tác giả Nguyễn Cảnh Hòe – Nhà xuất bản Hải Phòng – năm 2000

- Tên tài liệu tham khảo : Chuyên đề bồi dư ng HS giỏi Vật lí THCS - Nhà xuất

bản Giáo Dục - Năm xuất bản 2005

- http:// violet.vn

- Vật lí o

VII- PHỤ LỤC

Kết quả khảo sát nhóm học sinh được đi bồi dư ng học sinh giỏi m n vật

lí trong 2 năm gần đây:

Chưa biết áp dụng kiến

thức toán vào làm bài tập

Chưa biết áp dụng kiến

thức toán vào làm bài tập

-32-

Phiếu thăm dò ý kiến của đồng nghiệp ( trong tổ chuyên m n) Khả năng áp

dụng đề tài?

Khi cho 2 nhóm học sinh làm bài tập ( thời gian 30 phút)

Bài toán: Cho mạch điện như (h nh H)

Có R1=1, R2=1, R3=2

R4=3, R5=4, UAB=5,7V

T m các cường độ dòng điện và điện trở

tương đương của mạch cầu

1 3

7 , 5 2

3 1 3

1 3

I I

I I

;

2

8 , 22

8 , 22

1 1

5 3 4

I U

-35-

Kết quả khảo sát nhóm học sinh được đi bồi dư ng học sinh giỏi m n Vật lí khi

làm bài tập trên sau khi thực hiện đề tài:

NGƯỜI TH C HI N (Ký tên và ghi rõ họ tên)

Định Quán, ngày16 tháng 5 năm 2016

PHIẾU NH N ÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG IẾN INH NGHI

Nă ọc 2015 - 2016

–––––––––––––––––

-36-

Tên sáng kiến kinh nghiệm: SỬ DỤNG BÀI TOÁN CHIA DÒNG, CHIA THẾ ĐỂ

GI I T S BÀI T P V T LÍ 9 NÂNG CAO

Họ và tên tác giả: Lưu Văn Định Chức vụ: Phó tổ trưởng

Đơn vị: Tổ: Lí – Hóa – Sinh – Cn

Lĩnh vực: (Đánh dấu X vào các ô tươn ứn , hi õ tên bộ môn hoặc lĩnh vực khác)

- Quản lý giáo dục  - Phương pháp dạy học bộ m n: 

- Phương pháp giáo dục  - Lĩnh vực khác: 

Sáng kiến kinh nghiệm đã được triển khai áp dụng: Tại đơn vị  Trong Ngành 

1 T n ớ (Đánh dấu X vào 1 t on 3 ô dưới đây)

- Đề ra giải pháp thay thế hoàn toàn mới, bảo đảm tính khoa học, đúng đắn 

- Đề ra giải pháp thay thế một phần giải pháp đã có, bảo đảm tính khoa học, đúng đắn 

- Giải pháp mới gần đây đã áp dụng ở đơn vị khác nhưng chưa từng áp dụng ở đơn vị m nh, nay tác giả

tổ chức thực hiện và có hiệu quả cho đơn vị 

2 H ệu qu (Đánh dấu X vào 1 t on 5 ô dưới đây)

- Giải pháp thay thế hoàn toàn mới, đã được thực hiện trong toàn ngành có hiệu quả cao 

- Giải pháp thay thế một phần giải pháp đã có, đã được thực hiện trong toàn ngành có hiệu quả cao 

- Giải pháp thay thế hoàn toàn mới, đã được thực hiện tại đơn vị có hiệu quả cao 

- Giải pháp thay thế một phần giải pháp đã có, đã được thực hiện tại đơn vị có hiệu quả 

-37-

- Giải pháp mới gần đây đã áp dụng ở đơn vị khác nhưng chưa từng áp dụng ở đơn vị m nh, nay tác giả

tổ chức thực hiện và có hiệu quả cho đơn vị 

3 năn dụn (Đánh dấu X vào 1 t on 3 ô mỗi dòn dưới đây)

- Cung cấp được các luận cứ khoa học cho việc hoạch định đường lối, chính sách:

Trong Tổ/Phòng/Ban  Trong cơ quan, đơn vị, cơ sở GD&ĐT  Trong ngành 

- Đưa ra các giải pháp khuyến nghị có khả năng ứng dụng thực tiễn, dễ thực hiện và dễ đi vào cuộc sống: Trong Tổ/Phòng/Ban  Trong cơ quan, đơn vị, cơ sở GD&ĐT  Trong ngành 

- Đã được áp dụng trong thực tế đạt hiệu quả hoặc có khả năng áp dụng đạt hiệu quả trong phạm vi rộng: Trong Tổ/Phòng/Ban  Trong cơ quan, đơn vị, cơ sở GD&ĐT  Trong ngành 

(Ký tên và hi õ họ tên)

THỦ TRƯ NG Đ N V

(Ký tên, ghi rõ

họ tên và đón dấu)