BỒI DƯỠNG học SINH GIỎI môn vật lí 9

Mục lục TÊN ĐỀ TÀI: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÍ I ĐẶT VẤN ĐỀ * Lý chọn đề tài: - Lý khách quan: Trong việc phát triển kinh tế quốc dân quốc gia Đặc biệt giai đoạn nay, đào tạo nhân lực bồi dưỡng nhân tài có vai trò quan trọng Quá trình để có nhân tài ngày một, ngày hai mà thời gian dài Hơn đơn lĩnh hội kiến thức giải tập Mà tư nhiều lĩnh vực Vì có học sinh làm vài hôm thi không làm Vậy từ nhìn nhận người thầy dạy học lớp việc khai thác tiềm trò đến xây dựng tư trình Không thể nói để có học sinh thi cấp quốc gia mà lớp học chưa giỏi, tư chưa cao Hơn theo đặc thù môn môn Vật lý Vật lý sở nhiều ngành kỹ thuật quan trọng, phát triển khoa học vật lý gắn bó chặt chẽ, tác động qua lại trực tiếp khoa học, kỹ thuật Vật lý có giá trị to lớn đời sống sản xuất, đặc biệt công nghiệp hoá, đại hoá công nghệ thông tin Căn vào nhiệm vụ bồi dưỡng hàng năm trường, nhằm phát học sinh có lực học tập môn Vật lý bậc THCS để bồi dưỡng nâng cao lực nhận thức, hình thành cho em kỹ nâng cao việc giải tập Vật lý Giúp em tham dự kỳ thi HSG cấp trường, cấp huyện, thành phố đạt kết đem lại thành tích cho thân, gia đình thực mục tiêu bồi dưỡng hàng năm đề Đặc biệt góp phần đào tạo hệ có tri thức, có tư xây dựng đất nước 2- Lý chủ quan; Như biết, tất môn thuộc khoa học tự nhiên: Toán, Lý, Hoá, Sinh môn Vật lý môn khó với em Có đại lượng hoàn toàn không nhì thấy mà ta nhận biết thông qua tác dụng nó, ví dụ lực, điện trường, từ trường Vật lý môn khoa học thực nghiệm toán học hoá mức độ cao Đòi hỏi em phải có kiến thức, kỹ toán học tư cao giải tập nâng cao, đáp ứng với sống Việc học tập môn Vật lý nhằm mang lại cho học sinh kiến thức vật, tượng trình quan trọng đời sống sản xuất kỹ quan sát trình Vật lý để tiếp thu thông tin, liệu cần thiết gây hưng thú học tập cho học sinh kỹ vận dụng sống hàng ngày, cộng đồng phát triển sau xây dựng đất nước với khoa học đại Chương trình vật lý bậc THCS gồm bốn mảng kiến thức: 1/ Cơ học 2/ Nhiệt học 3/ Điện học 4/ Quang học Trong chương trình lớp gồm hai phần: 1/ Điện học 2/ Quang học II MỤC ĐÍCH YÊU CẦU Trong qua trình dạy nhiều đối tượng người thầy phải thông qua chọn học sinh có khả tiếp thu mức độ cao để thành lập đội tuyển có kế hoạch lên lớp Làm để xây dựng cho học sinh định hướng cách giải tập, vần đề quan trọng nhât, định hướng sai việc làm kết Hay nói cách khác phải xây dựng cho học sinh cách tư với việc phân tích lên thông qua xử lý tượng có liên quan III NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 1/ Phân tích thực trạng Qua năm dạy học từ được giao nhiệm vụ dạy môn vật lý theo chuyên ngành đào tao công tác bồi dưỡng hoc sinh giỏi từ1993 đến Tôi nhận thấy việc tư học sinh có hay không, mức độ cao hay thấp nhanh hay chậm phần quan trọng người thầy Đại đa số học sinh ghi chép cách máy móc, thụ động, không động não suy nghĩ Nếu đối tượng để dự thi HSG cấp chắn có hiệu Bởi em nghĩ tư khó Thấy tập khó bỏ qua mà không thấy đường đến kết quả, phải vất vả, phải có nỗ lực thân có hướng dẫn thầy 2/ Khảo sát thực tế: - Năm học 2007- 2008: Ở lớp 9A có 10% học sinh đạt loại giỏi môn Vật lí - Năm học 2008- 2009: Lớp 9A có 15% học sinh đạt loại giỏi môn Vật lí - Năm học 2009 - 2010: Lớp 9A có 40 % học sinh đạt loại giỏi môn Vật lí Có nhiều nguyên nhân dẫn đến kết Tuy nhiên thấy đề HSG yêu cầu học sinh phải nắm vân dụng kiến thức học mà từ kiến thức đòi hỏi học sinh nhìn nhận từ góc độ khác nhau, tư sáng tạo, vận dụng linh hoạt Ví dụ: Một bể bơi hình chữ nhật có chiều dài 60m, chiều rộng 40m Vận động viên A bơi theo chiều dài bể với vận tốc 0,5m/s Vận động viên B bơi theo chiều rộng bể với vận tốc 1m/s Biết hai vận động viên xuất phát lúc Tính khoảng cách hai vận động viên sau phút Rõ ràng toán mang tính chất chuyển động em không phân tích đặc điểm chất Vật lý không nắm định lý Pitago giải Đây chưa kể ý thứ hai tập Đó tính khoảng cách lớn hai vận động viên sau thơi gian t IV GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 1- Chọn đối tượng HSG: Đây yếu tố quan trọng việc đạt hiều bồi dưỡng thành tích đội tuyển Như biết nội dung kiến thức có học sinh tiếp thu ngay, song có học sinh phải giảng đi, giảng lại nhiều lần không hiểu có hôm sau kiểm tra lại quên Thế với tập nâng cao để đáp ứng kỳ thi HSG Hơn hệ thống tập đa dạng, dập khuân máy móc Đấy chưa nói đến tượng vật lý phức tạp có liên quan đến nhiều nội dung, nhiều đại lượng sử dụng công cụ toán học khó Bản thân trình dạy lớp phải nhanh chóng phát học sinh có khả tư duy, tiếp thu nhanh, mang tính sáng tạo Để từ thành lập đội tuyển xây dựng kế hoạch bồi dưỡng 2-Học sinh phải nắm vững kiến thức bản: Dù tập có khó nữa, xuất phát từ kiến thức bản, sau thêm dàn kiện, thêm dần đại lượng mối kiên quan khác tượng vật lý phức tạp lên Bởi trình dạy trọng khắc sâu kiến thức Dạy định luật Ôm, cho học sinh nắm công thức: I= U R Học sinh phải nắm đại lượng công thưc đó: Cường độ dòng điện, Hiệu điện điện trở Đặc biệt hệ thống đơn vị liên quan Nhiều học sinh coi sử dụng công thức thay số có nghĩa làm Nhưng Ví dụ: Cường độ dòng điện qua bóng đèn là: I= U 6V = = 1A R 6kΩ Rõ ràng kết hoàn toàn sai Bởi công thức định luật Ôm hiệu điện tính Vôn, điện trở tính Ôm Kết trước tính em phải đổi kΩ = Ω ? Từ công thức định luật Ôm học sinh phải suy công thứ liên qua tuỳ thuộc vao yêu cầu toán : U= I.R R = U I Hoặc định luật Ôm cho đoạn mạch có điện trở mắc nối tiếp mắc song song Học sinh phải hiểu thể cách mắc Nếu không hiểu tính toán đại lượng Sau nắm vững cách mắc cho học sinh tính đại lượng theo yêu cầu: - Tính điện trở toàn mạch: R= R1 + R2 + ….+ Rn điện trở tương đương: Microsoft Equation 1 1 = + + R R1 R Rn - Tính Cường độ dòng điện: I1=I2 = =In( với mặch mắc nối tiếp) I = I1 + I2 + + In ( với mặch mắc song song) - Tính hiệu điện thế: U =U1+ U2 + +Un ( với mặch mắc nối tiếp) U= U1 = U2 = =Un( với mặch mắc song song) Thường học sinh hay mắc phải sai lầm: Các đại lượng điện trở lẫn lội U Ví dụ: U2 = I1.R2 I = R Do trình dạy khắc sâu điểm mà học sinh hay mắc phải sai lầm + Dạy công suất: Học sinh phải nắm vững định nghĩa công thức: P= A , P = U.I với P công suất ( tính oat w), A công dòng t điện( tính jun j), t thời gian (tính giây s) , U hiệu điện thê( tính bằn vôn v) Còn I cường dộ dòng điện ( tính am pe A) Dạy định luật Jun- Len Xơ học sinh cần phải thuộc định luật biểu thức: Q= I2 R.t từ có nhiều công thức suy diễn như: U2 Q= = P.t R.t 3- Phải nắm hướng phân tích tập đặc biệt hướng phân tích lên Đây vấn đề then chốt để giải tập tạo tư cho học sinh Thông thường dựa vào tập dễ với yêu cầu đơn giản để tạo hưng phấn cho học sinh làm học sinh cho chưa phân biệt tập, đâu tập dễ Người thầy phải được, toán khó tập mang nhiều phép tính trung gian, nhiều đại lượng, tượng vật lý phức tạp có sử dụng toán học khó Qua nhiều năm bồi dưỡng học sinh giỏi, thấy việc xây dựng tư cho học sinh quan trọng người thầy phải biết cách khai thác triệt để, đồng nghĩa biết làm có hiệu Ví dụ từ toán: Cho điện trở dây dẫn 6Ω, hiệu điện U=12v Hãy tính cường độ dòng điện qua dây Sau cho học sinh phân tích kiện, mối quan hệ yêu cầu tập Học sinh dễ dàng vận dụng công thức định luật ôm để giải tâp: Cường độ dòng điện qua dây là: I= U 12 = = 2A R Đáp số I= 2A Nhưng sau nâng cao hơn: Một dây dẫn có chiều dài 500m , tiết diện 4mm2, có điện trở suất 1,7x10-8 Ωm Biết hai đầu dây có hiệu điện 12v Hãy tính cường độ qua dây Như so với tập trước, sư xuất phép tính trung gian, bắt buộc học sinh phải suy nghĩ Tôi đặt câu hỏi: * Bài toán yêu cầu tính đại lượng nào?( Học sinh trả lời tính cuờng độ dòng điện.) * Với công thức: I = U liệu tìm kết không? Rõ ràng R học sinh tìm đuợc, giá trị điện trở R dây chưa biết Từ suy nghĩ học sinh bắt đầu, phải làm tim R Tìm R có nghĩa toán giải Hướng phân tích tập thể sơ đồ sau: I= U R l R= ρ s Việc tư học sinh tiếp tục phát triển với nội dung toán khó Cho dây dẫn đồng dài 500m, đường kính dây 4mm Hai đầu dây có hiệu điện 6v Tính cường độ dòng điện qua dây biết ρ = 1,7x10 -8 Ωm Hướng phân tích là: I= U R l R= ρ s S = π r2 r= d Khi phép tính cuối tính toán xem xong - Tính bán kính - Tính tiết diện dây - Tính điện trở - Tính cường độ dòng điện ( theo yêu cầu toán) Từ toán cho học sinh tính đại lượng như: công suất, nhiệt lượng toả ra, công, khối lượng đồng làm dây 4- Chọn tập loại biên trở: 10 mà R1 = 30Ω => R0 = 50 - 30 = 20Ω Vậy giá trị lớn biến trở 20Ω VD3: Cho mạch điện hình vẽ: M C N Đèn loại 6V - 3W, UMN = 12V không đổi Khi điện trở biến trở R x = 20Ω Hãy tính công suất tiêu thụ đèn cho biết độ sáng đèn nào? Muốn đèn sáng bình thường phải điều chỉnh chạy cho Rx = ? Bài giải: Khi Rx = 20Ω => Rtđ = Rđ + Rx = Rđ + 20 ( mạch nối tiếp) Mà Rð = Udm = = 10(Ω) Pdm 3,6 => Rtđ = 10 + 20 = 30 (Ω) ⇒I = UMN 12 = = 0,4( A) R td 30 => Pđ = I2 Rđ = 0,42 10 = 1,6 (W) Ta thấy P đ < Pđm đèn tốt bình thường 14 Để đèn sáng bình thường Idm = Udm 3,6 = = 0,6(Ω) mạch Pdm nối tiếp => Iđ Itm nên Itm = 0,6 A => R' tđ = Rđ + R'x = UMN 12 = = 20(Ω) I' 0,6 => R'x = 20 - Rd = 20 - 10 = 10(Ω) Vậy phải điều chỉnh chạy C cho R' x = 10(Ω) đèn sáng bình thường * Trên số ví dụ tiêu biểu cho dạng mạch điện có biến trở mắc nối tiếp với phụ tải Song để thành thạo loại tập này, rút cho HS vài kinh nghiệm sau: Rtđ = Rtải + Rx Rx phần điện trở tham gia biến trở IRx la cường độ dòng điện mạch URx = Utm - Utải Khi C trùng với điểm đầu lúc Rx = & Rtđ = Rtải ( giá trị nhỏ điện trở toàn mạch) I đạt giá trị lớn ( UMN không đổi) Ngược lại C trùng với điểm cuối lúc R tđ = Rtải + Rx ( giá trị nhỏ Rtđ) I đạt giá trị nhỏ ( UMN không đổi) 15 CHUYÊN ĐỀ Loại 1: Biến trở mắc vừa nối tiếp, vừa song song * Với loại tập biến trở dùng điện trở biến đổi, ta phải sử dụng bất đẳng thưc ( ≤ Rx ≤ R0) R0 điện trở toàn phần biến trở Và HS phải biết vẽ lại mạch điện để dễ dàng sử dụng định luật Ôm mạch nối tiếp mạch song song VD1: Cho mạch điện (như hình vẽ), Đ C A M B N 16 Đèn sáng bình thường với Uđm = 6V Iđm = 0,75A Đèn mắc với biến trở có điện trở lớn 16(Ω) U MN không đổi 12V Tính R1 biến trở để đèn sáng bình thường? Hướng dẫn Bài giải + Trước hết HS phải Sơ đồ mới: vẽ lại mạch điện & (Đ// RAC) nối Đ 16 – R1 _ + C R1 tiếp RCB Trong đó: A B C RAC = R1 + Khi đèn sáng bình Ta có: RCB = 16 - R1 Vì đèn sáng bình thường => Ud = 6V thường => Id = 0,75A Uđ = UAC = ? => UCB => UAC = Ud = 6V =? => IAC = + Iđ + IAC = ICB Trong đó: Ud = R1 R Vi ( Đ// RAC) nt RAC => Id + IAC = IAC IAC = UAC R1 mà ICB = U − Ud 16 − R1 Ta có PT: Id + => Id + Ud = R1 U − Ud 16 − R1 IAC = Hay 0,75 + U −Ud 16 − R1 Ud 12 − = R1 16 − R1 6 = R1 16 − R1 17 (*) HS giải PT (*) > tìm R1 6 = + + = = R1 16 − R R1 16 − R 1 R1( 16 - R1) + 8(16 - R1) = 8R1 R21 = 128 => R1 = 128 R1 = 11,3 Ω Vậy phải điều chỉnh chạy C để R AC = R1 = 11,3Ω đèn sáng bình thường VD2: Cho mạch điện hình vẽ M N A Ix R0 B C Iđ Biến trở có điện trở toàn phần R0 = 12Ω đèn loại 6V - 3W; UMN = 15V a) Tìm vị trí chạy C để đèn sáng bình thường 18 b) Khi C cố định => Độ sáng đèn thay đổi nào/ Bài giải Mạch điện vẽ lại: M R0- Rx Rx A C N B C Gọi RAC = x (Ω) điều kiện: Id = P = = 0,5( A) U Vì ( Đ// RAC) nt RCB => Iđ + IAC = ICB UAC = Uđ => UCB = U - Uđ = 15 - = (V) áp dụng định luật Ôm mạch nối tiếp song song: Iđ + Ud U − Ud = hay + = x 12 − x x 12 − x x( 12 - x) + 12( 12 - x) = 18x 12x - x2 + 144 - 12x = 18x x2 + 18x - 144 = ∆' = 81 + 144 = 225 => ∆' = 15 19 x1 = - + 15 = 6(Ω) ; x2 = -9 - 15 = - 24 (loại) Vậy điều chỉnh chạy C để RAC = 6(Ω) đèn sáng bình thường b) Khi C > A=> Rx giảm dần Nhưng chưa thể kết luận độ sáng đèn thay đổi Mà phải tìm I qua đèn Khi C => A => biện luận độ sáng đèn Rđ = Uđm2 : Pđm = 62 : = 12(Ω) RMN = 12.x + 12 − x = (12x + 144 - x2) : (12 + x) 12 + x => I = UMN = 15( 12 + x) : ( - x2 + 12x + 144) (A) RMN Dòng điện qua đèn từ mạch song song: Iđ = I ( x) : (x + 12) = 15( x + 12) : ( - x2 + 12x + 144) x : ( x + 12) = 15x : (- x2 + 12x + 144) = 15: (- x + 12 + 144: x) Khi C => A làm cho x giảm => (- x + 12 + 144: x) tăng lên => Iđ giảm Vậy độ sáng đèn giảm ( tối dần) dịch C A Loại 2: Biến trở mạch cầu Biến trở có nhiệm vụ cung cấp điện cho hai điện trở nằm mạch cầu VD 1: Cho mạch điện hình vẽ 20 R2 R1 M N V A C B Biết R1 = 3Ω; R2 = 6Ω, AB biến trở có chạy C điện trở toàn phần R0 = 18Ω MN không đổi 9V Xác định vị trí chạy C để vôn kế có số không? Điện trở vôn kế vô lớn Tìm vị trí chạy để vôn kế 1V Bài giải Tìm vị trí C để vôn kế O(V) Khi vôn kế O(V) => MN mạch cần cân Ta dùng công thức điện trở: Gọi RAC = x(Ω) ( < x < 18) RCB = 18 - x(Ω) Áp dụng công thức: R1 R2 = => = RAC RCB x 18 − x ( 18 - x) = 6x 54 - 3x = 6x 9x = 54 x = (Ω) Vậy vị trí chạy C AB cho RAC = (Ω) vôn kế 0(V) Tìm vị trí C để vôn kế 1V? 21 Ta thấy U1 = : ( + 6)UMN = UMN : = 9: = (V) không phụ thuộc vào vị trí chạy C Vậy để vôn kế 1V UAC phải chênh lệch với U1 1V Do ta có đáp số cho UAC UAC = 2V UAC = 4V mà UAC = x UMN 18 + Trường hợp UAC = 2V ta có pt: x = x = 4(Ω) 18 + Trường hợp UAC = 4V ta có pt: x = x = 8(Ω) Vậy để vôn kế 1V chạy C có vị trí AB Để R AC = 4(Ω) để RAC = 8(Ω) VD2 Cho mạch điện hình vẽ: R2 R1 A B K R3 R4 với U = 10V, R1 = 12Ω; Rx biến trở có chạy C Khi Rx = 20Ω ampe kế 2A a) Vôn kế bao nhiêu? b) Tính R2 = ? 22 Để chạy C lên số đo am pe kế & vôn kế thay đổi nào? Đáp số: Vôn kế 6V; R2 = 4Ω C dịch lên => Rtđ giảm => I tăng hay số ampe kế tăng I tăng => Uv - I, R1,2 tăng => số vôn kế tăng * Những học kinh nghiệm mà học sinh cần nắm sau học giải loại tập là: Biến trở điện trở biến đổi + Phải vẽ lại mạch điện để toán đơn giản + Đưa toán dạng giải toán cách lập phương trình qua công thức mạch điện cân Chọn RAC ẩn, biểu diễn RCB theo ẩn RAC Chú ý: RAC = R0 không đổi ( số ghi biến trở) RCB = R0 - RAC RAC = x ( ≤ x ≤ R0) + Quy tắc toán học cần phải thành thạo - Giải phương trình bậc ẩn số - Giải hệ phương trình bậc - Giải toán cực đại, bất đẳng thức Cô si, 23 Thực kiểm tra liên tục Việc củng cố kiến thức, rèn kỹ giải tập, cách trình bày nâng cao tính độc lập suy nghĩ, tập trung cao độ Trên việc phân tích thời gian bồi dưỡng thường xuyên đề để học sinh tự làm với lượng thời gian thi Sau chấm để phát ưu điểm, khuyết điểm học sinh để có kế hoạch bồi dưỡng, giảng dạy Ví dụ: Câu đề sau: Có 100 điện trở mắc song song Điện trở R1 = Ω, R2 = R3 = Ω 1 Ω R100 = Ω Tính điện trở tương đương? 100 Đây sử dụng công thức tính điện trở tương đương, số lượng điện trở ít, điện trở có quy luật định học sinh phải tư cao bắt sử dụng công cụ toán học để tính tổng số nguyên liên tiếp với n = 100 ( phải thông qua biến đổi) Trong tập phải thể xuất nhiều đại lượng khác Đây thể việc ôn tổng quát Nó liên tục khơi dậy trí nhớ học sinh Một tập tới 15 phép tính V í d ụ: Cho sơ đồ mạch điện: 24 R2 R1 A B K R3 R4 Bi ết UAB = 24v R1 = 9Ω, R2= 12Ω, R3= 3Ω R4 = 4Ω Với tập có nhiều yêu cầu đặt V KẾT QUẢ Sau trình ứng dụng đề tài vào trình bồi dưỡng học sinh giỏi khối Trong năm học trước, năm học 2009 - 2010 Tôi thu kết sau: 100% Học sinh hiểu bài, số lượng học sinh đạt học sinh giỏi môn Vật lí nâng cao rõ rệt Các lớp dạy có 40% học sinh đạt học sinh giỏi môn Vật Lí Tính đến tháng năm 2010 có 150 học sinh giỏi môn Vật lí cấp huyện, có học sinh đạt giải nhì cấp tỉnh, học sinh công nhận học sinh giỏi cấp tỉnh Đặc biệt năm học 2002 - 2003 lớp chuyên lý Trường PTTH Nguyễn Huệ tỉnh Hà Tây có học sinh học sinh Trường THCS Bình Minh Trong tất kì thi học sinh giỏi cấp huyện, đội tuyển Vật lí trường liên tục đứng thứ ba đến thứ 25 Kết vậy, hiểu khó ý nghĩa, mục đích quan điểm khác Chính ngày nghỉ ôn luyện, vui xuân dạy Hàm chứa có thành để viết chút sáng kiến hôm VI NHỮNG KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ NGHỊ Sau thành công trò gian truân vất vả, dày công nghiên cứu người thầy người thầy cảm thấy hài lòng mãn nguyện trò hiểu bài, trò nhiệt tình ủng hộ Từ hiểu để có thành công phải có góp sức từ hai phía: Trò tích cực, chủ động, sáng tạo - Thầy cần có nhiệt huyết với nghề không ngừng đổi phương pháp Nâng cao lực thân Kính đề nghị cấp nên phổ biến sáng kinh nghiệm môn nhà trường để học tập từ hoàn thành mục tiêu giáo dục Tôi xin chân thành cảm ơn! Bình Minh, ngày 19 tháng năm Tác giả 26 Ý KIẾN NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC CƠ SỞ ……………., ngày tháng .năm 2010 Chủ tịch hội đồng 27 28 ... - Năm học 2007- 2008: Ở lớp 9A có 10% học sinh đạt loại giỏi môn Vật lí - Năm học 2008- 20 09: Lớp 9A có 15% học sinh đạt loại giỏi môn Vật lí - Năm học 20 09 - 2010: Lớp 9A có 40 % học sinh đạt... dạy có 40% học sinh đạt học sinh giỏi môn Vật Lí Tính đến tháng năm 2010 có 150 học sinh giỏi môn Vật lí cấp huyện, có học sinh đạt giải nhì cấp tỉnh, học sinh công nhận học sinh giỏi cấp tỉnh... dụng đề tài vào trình bồi dưỡng học sinh giỏi khối Trong năm học trước, năm học 20 09 - 2010 Tôi thu kết sau: 100% Học sinh hiểu bài, số lượng học sinh đạt học sinh giỏi môn Vật lí nâng cao rõ rệt