SKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điện

SKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điệnSKKN Phát triển một số bài toán Vật lí 9 phần sơ đồ mạch điện

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Môn vật lý môn học quan trọng nhà trường phổ thông, đồng thời áp dụng rộng rãi đời sống hàng ngày người Hơn môn học ngày lại càng yêu cầu cao để đáp ứng kịp với công CNH- HĐH đất nước , nhằm bước đáp ứng mục tiêu giáo dục đề " Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài", góp phần xây dựng Tổ Quốc ngày giàu đẹp Hơn đội ngũ học sinh lực lượng dự bị nòng cốt thật hùng hậu khoa học kỹ thuật, kiến thức, kỹ vật lý đóng góp phần khơng nhỏ lĩnh vực Kiến thức, kỹ vật lý vận dụng vào sống thực tiễn đời sống người Bài tập Vật lý giúp học sinh hiểu sâu tượng Vật lý, quy luật Vật lý, biết phân tích ứng dụng chúng vào thực tiễn Trong nhiều trường hợp dù giáo viên có cố gắng trình bày rõ ràng, hợp lơ gíc, phát biểu định nghĩa, định luật xác, làm thí nghiệm phương pháp có kết điều kiện cần chưa phải đủ để học sinh hiểu sâu sắc nắm vững kiến thức Qua nhiều tài liệu, nhiều chuyên đề bồi dưỡng thường xuyên, qua q trình cơng tác, qua học hỏi đồng nghiệp… tơi rút phương pháp dạy đạt hiệu ngày cao cho học sinh giảng dạy, " Phát triển số tốn Vật lí phần sơ đồ mạch điện " Để thực điều trước hết người giáo viên phải có đủ kiến thức, có say mê nghề nghiệp, có lịng tận tụy với học sinh Với dạy giáo viên phải nghiên cứu kỹ sách giáo khoa, để hiểu dụng ý mục sách giáo khoa, phải chuẩn bị tốt thí nghiệm, tìm tịi, nghiên cứu thêm tài liệu tham khảo, đặt hệ thống câu hỏi hợp lý, tạo khơng khí sơi nổi, có liên hệ thực tế, từ giáo viên nâng cao dần kiến thức để học sinh tự khai thác nội dung, tự giải vấn đề Những tiết học tiềm trí tuệ, tư chất học sinh phát huy tối đa, từ dễ dàng nhận thấy để có phương án, bồi dưỡng nâng cao kiến thức, lực cho học sinh II THỰC TRẠNG: Học sinh đại trà đa số nhận thức có hạn, nên giải dạng tập vật lí thường hiểu rõ chất Đặc biệt Học sinh đại trà đa số nhận thức có hạn, nên giải dạng tập Vật lí thường hiểu rõ chất Đặc biệt việc định hướng tìm phương pháp giải cho tập quan trọng Qua khảo sát thực tế trường THCS Đỉnh Bàn chất lượng môn Vật lý đầu tháng năm 2016 sau: Lớp Sĩ số điểm từ 5-8 điểm - 10 điểm 9A 9B 9C 32 34 34 SL 18 10 Tỷ lệ 56,2% 29,4% 26,5% SL 1 Tỷ lệ 12,6% 2,9% 2,9% SL 10 23 24 Tỷ lệ 31,3% 67,7% 70,6% Qua thực trạng ta thấy: Việc định hướng cho học sinh giải tập Vật lí quan trọng Đặc biệt việc hiểu chất Vật lí vận dụng kiến thức Vì vậy, vấn đề đặt phải có hệ thống tập bản, khoa học, giúp cho học sinh vừa ham thích, vừa hiểu vận dụng kiến thức vào sống, kĩ thuật III CƠ SỞ ĐỊNH HƯỚNG KHI GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ Mục tiêu cần đạt tới giải tập Vật lý tìm câu trả lời đắn, giải đáp vấn đề đặt cách có khoa học chặt chẽ Q trình giải tốn Vật lý thực chất tìm hiểu điều kiện toán, xem xét tượng Vật lý đề cập dựa kiến thức Vật lý, Tốn để nghĩ tới mối liên hệ qua đại lượng cho đại lượng cần tìm Sao cho thấy đại lượng phải tìm có liên hệ trực tiếp gián tiếp đại lượng cho Từ tới rõ mối liên hệ tường minh trực tiếp phải tìm với hết, tức tìm với giải đáp Khơng thể nói phương pháp chung, vạn áp dụng đề giải toán Vật lý Tuy nhiên, từ phân tích thực chất hoạt động giải tốn Vật lý, ta nét khái quát, xem sơ đồ định hướng bước chung tiến trình giải tốn Vật lý Đó sở để giáo viên xác định phương pháp hướng dẫn học sinh PHẦN II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I PHƯƠNG PHÁP CỤ THỂ VỀ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN 1.Tính điện trở tương đương đoạn mạch chưa nhìn rõ cấu trúc mạch - Bước 1: Tóm tắt đầu đặt tên điện trở (nếu cần) - Bước 2: Đặt tên điểm đặc biệt mạch (thường nút) tiến hành vẽ lại mạch Lưu ý: +Các điểm đặc biệt thường đặt thẳng hàng +Vẽ lại mạch cho tớí mạch nhìn rõ cấu trúc (chập điểm có điện với nhau) - Bước 3: Viết cấu trúc mạch giải toán mạch điện hỗn hợp Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch nối tiếp song song: - Xác định cấu trúc mạch Ta chập hai đầu dây dẫn (hoặc hai đầu dụng cụ có R 0) thành điểm hay tách điểm thành đầu dây dẫn - Sử dụng định luật Ôm cho đoạn mạch, kết hợp với tính chất dịng điện nút - Tính tốn đưa kết II CÁC VÍ DỤ CỤ THỂ VỀ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN 1) Dạng 1: Bài 1.1: Tính điện trở tương đương mạch điện Hình 1, biết điện trở có giá trị R R R R Hình Giải: - Bước 1: Tóm tắt đầu đặt tên điện trở (nếu cần) A R1 R2 R3 B Hình R1 = R2 = R3 = R Tính Rtđ = ? - Bước 2: Đặt tên điểm đặc biệt mạch (thường nút) lưu ý cho HS: + Các điểm nối với dây nối (ampekế) có điện trở khơng đáng kể coi trùng ta tiến hành vẽ lại mạch + Vơn kế có điện trở vơ lớn (tháo ra) tính tốn +Trong khơng có ghi đặc biệt, người ta thường coi RA �O, RV  � R1 A R2 C R3 D B Hình ? Ta nhập nút với nhau? � Mạch vẽ lại Hình Nếu HS chưa vẽ giáo viên gợi ý thêm ? Giữa điểm Avà C có điện trở? Giữa điểm C D có điện trở? Giữa điểm Avà C có điện trở ? R1 � R2 � R3 Hình Từ HS vẽ lại mạch Từ sơ đồ mạch điện ta có: Rtd  R Bài 1.2: (Mở rộng toán 1) Từ sơ đồ Hình 3, điều kiện tốn Thêm R4 = R (ta có hình 5) Hãy tính RAB? A R1 R2 C R3 D B R4 Hình Giải: Mạch vẽ lại Hình 6: R1 A R4 R2 � D R3 Hình Từ sơ đồ mạch điện ta có: Cấu trúc mạch điện: R1 // [R4 nt (R2 //R3 )] Điện trở tương đương: R23  R2 R3 R.R R   R2  R3 R  R R234  R4  R23  R  R 3R  2 3R R R234 R1  3R Rtd   R234  R1 R  3R Bài 1.3: (Mở rộng tốn 1.2) Biết điện trở có giá trị R Mắc thêm Vôn kế vào hình Hãy tính RAB? V A R1 R2 C R3 D B Hình R4 Giải: Vì Rv lớn nên dịng điện khơng qua Vơnkế Ta có mạch điện tương đương sau (Hình 8): R1 R2 R3 A D B R4 Hình Từ sơ đồ mạch điện ta có: Cấu trúc mạch điện: [(R1 nt R2)//R4] nt R3 Điện trở tương đương: RAB  RAD  R3  R.R 5R R 2R  R (Từ toán Nếu thay Vơn kế Ampe kế R A bé nên ta có tốn tương tự 2) Bài 1.4: (Mở rộng tốn 1.3) Biết điện trở có giá trị R Mắc thêm điện trở R5 = R vào hình Hãy tính RAB? R5 R1 A R2 C R3 D B Hình R4 Giải: Ta có mạch điện tương đương sau (Hình 10): R1 R5 C A B R2 R4 R3 D Hình 10 Từ sơ đồ mạch điện ta có: Vì tính chất đối xứng nên chập C với D Điện trở tương đương: RAB  R R 2R   R 2 * Khi HS quen với việc phân tích sơ đồ ta khơng cần đặc tên điện trở R1 = R2 = R3 = R.như mà tính Rtđ theo (hình 1) ln Bài 1.5: (Cho số liệu cụ thể) Bài 1.5.1: Cho mạch điện hình 11: UAB = 6V; R1 = 10  ; R2 = 15  ; R3 =  ; RA1 = RA2 � Xác định chiều cường độ dòng điện qua Ampe kế? A2 A R1 M R2 N R3 B Hình 11 A1 Giải: - Do điện trở ampe kế nhỏ nên ta chập đầu dây ampe kế lại Khi ta có mạch sau: Cấu trúc mạch: R1 // R2 //R3 - Cường độ dòng điện chạy qua điện trở là: I1  U AB   0, A R1 10 I2  U AB   0, A R2 15 A U I  AB   A R3 I1 R1 I2 R2 I3 R3 B Hình 12  I  I1  I  I  0,  0,   A - Chiều dòng điện qua ampekế: IA2 A R1 IA1 R2 I2 M A2 N I3 R3 B A1 Hình 13 IA1 = I – I1 = - 0,6 = 2,4A IA2 = I – I3 = - = 1A Bài 1.5.2: Cho mạch điện hình vẽ (Hình 14): R1= R2 =  ; R3 =  UAD = V Các Ampe kế có điện trở không đáng kể Xác định số Ampe kế a) Khi K1 ngắt, K2 đóng b) Khi K1 đóng, K2 ngắt c) Khi K1, K2 đóng K1 A1 A R1 B R2 A2 C K2 R3 D Hình 14 Giải: a) Khi K1 ngắt, K2 đóng - A1 số O; B trùng D nên mạch điện mắc sau: R1 nt A2 I A2  - A2 : U   1A R1 b) Khi K1 đóng, K2 ngắt - A2 số O: C trùng A nên mạch lại là: A1 nt R3 Vậy A1 : I A1  U   2A R3 c) Khi K1, K2 đóng - C trùng A: B trùng D => Cấu trúc mạch sau: R1 // R2 //R3(Hình 15) I1  U   1A R1 , I2  U   1A R2 , I3  U   2A R3 I1 � I2 R2 � R1 I3 R3 Hình15 R1 Dịng điện mạch là: I = I1 + I2 + I3 = + + = 4A Biểu diễn chiều dòng điện lược đồ thực ( Dựa vào chiều dòng lược đồ rút gọn).(Hình 16) Số Ampe kế A1: Tại nút A: IA1 + I1 = I A2 I IA1 R1 B R2 A R3 I2 C D I3 A2 Hình 16 IA1 = I - I1 = - = 3A Số Ampe kế A2 : Tại nút D: IA2 + I3 = I IA2 = I - I3 = - = 2A * Sau KS biết phân tích mạch điện ta thêm tập với điện trở yêu cầu tính giá trị R Bài 1.5.3: Cho mạch điên hình vẽ R1 A + C R3 B A R2 - R4 D Hình 17 Biết: R1 = R2 = 20  R1.R4 = R2.R3 Hiêụ điện điểm Avà B U AB = 18V Bỏ qua điện trở dây nối Ampe kế a) Tính điện trở tương đương đoạn mạch AB? b) Giữ nguyên vị trí R 2, R4 ampekế, đổi chỗ R R1 thấy ampekế 0,3A cực dương ampekế mắc C Tính R1, R4? * Sau KS biết phân tích mạch điện ta thêm tập với điện trở yêu cầu tính giá trị R,và đại lượng vật lý khác Giải: R1 A + R3 C B A R2 - R4 D a) Theo đề R1.R4 = R2 R3  Hình 18 R1 R2  R3 R R1 R2 R 20   k  R1  kR2  20k ; R4   k k Đặt R3 R Do Ampe kế có điện trở khơng đáng kể nên ta chập C với D Điện trở tương đương mạch điện là: RAB  R R R1.R2  R1  R2 R +R (1) Thay R1 = 20k, R2 = R3 = 20  , R4 = 20/k vào biểu thức (1) Ta có RAB = 20  b) Khi đổi chỗ R1 R3 cho nhau, sơ đồ mạch điện hình 19 Gọi I cường độ dịng điện chạy mạch Chập C với D Do R2 = R3 nên I3  I  I1  R4 I R1  R4 R3 C A + I ; R1 A R2 R4 D B _ Hình 19 Cực dương Ampe kế mắc C nên dòng điện qua Ampe kế có chiều từ C dến D Cường độ dịng điện qua Ampe kế là: 10  I A  I  I1   I A  I R4  I R1  R4 I ( R1  R4 )  0, 3( A) 2( R1  R4 ) (1) Điện trở đoạn mạch điện là: RAB  R3 R R 400   10  R1  R4 R1  R4 I  Cường độ dịng điện qua mạch là: U 18  RAB 10  400 R1  R4 Thay (2) vào (1) rút gọn ta được: R1 - 2R4 = 20 (2) (3) Theo đề bài: R1.R4 = R2.R3 = 20.20 => R1.R4 = 400 (4) Từ (3) (4) ta có: R12 - 20R1 - 800 = Giải phương trình trên, loại nghiệm âm Ta được: R1  40()  R4  400  10() R1 Bài 1.5.4: Cho mạch điên hình 20 Các điện trở R 1, R2, R3 ,R4 Ampe kế hữu hạn, hiệu điện hai điểm AB không đổi R1 R3  a) Chứng minh rằng: Nếu dịng điện qua Ampe kế IA = R2 R4 b) Cho U = 6V, R =  , R2 = R3 = R4 =  Điện trở Ampe kế nhỏ không đáng kể Xác định chiều dòng điện qua Ampe kế số nó? c) Thay Ampe kế Vơn kế có điện trở lớn Hỏi Vơn kế bao nhiêu? Cực dương vôn kế mắc vào điểm C hay D? R3 R1 C R2 A U B A R4 D Hình 20 Giải: Gọi dịng điện qua điện trở R1, R2, R3 ,R4 qua Ampe kế tương ứng là: I1, I2, I3 ,I4 IA Vẽ lại mạch điện ta có: 11 R1 I1 A C I3 R3 B _ A + R2 I4 I2 R4 Hình 21 D a) Theo ra: IA = nên I1  I  U U ; I2  I4  ; R1  R3 R2  R4 (1) Từ hình vẽ ta có: UCD = UA = IA RA = => UAC = UAD hay I1R1 = I2.R2 (2) Tử (1) (2) ta có: R R U R1 U R2 R1 R2 R R        R1  R3 R2  R4 R1  R3 R2  R4 R1 R2 R2 R4 Vì RA = nên ta chập C với D Khi R1//R2 nên R3//R4 nên Hiệu điện R12: U12  R12  R34  R1.R2 3.6   2 R1  R2 3+6 R3 R4 6.6   3 R3  R4 6+6 U R12  2, 4V R12  R34 -> Cường độ dòng điện qua R1 I1: I1  U12 2.4   0.8 A R1 Hiệu điện R34: U 34  U  U12  3, 6V -> Cường độ dòng điện qua R3 I3: I3  U 34 3,   0, A R3 c) Theo Rv  �nối vào C, D thay cho Ampe kế đó: I1  I  U   A R1  R3 3 I2  I4  U   0, A R2  R4 66 Hiệu điện R1: U1  I1.R1   2V Hiệu điện R2: U  I R2  0, 5.6  3V Ta có: U1 + UCD = U2 -> UCD = U2 - U1 = 1V Vôn kế 1V -> Cực dương vôn kế mắc vào C 2) Dạng 2: 12 Hình 22 Bài 2.1: Cho mạch điện hình vẽ (Hình 22) Các điện trở có giá trị R Hãy tính điện trở tương đương hai điểm A B? A C D B RAB  Ta có: Điện trở tương đương đoạn mạch AB là: R.2 R  R 2R  2R Bài 2.2: (Mở rộng tốn 1) Cho mạch điện hình vẽ Các điện trở có giá trị R Hãy tính điện trở tương đương giưa hai điểm A B? A C O B D Hình 23 Vì tính chất đối xứng, chập C,D Ta có mạch điện sau (Hình 24): A D C B Hình 24 Điện trở tương đương đoạn mạch AB là: RAB  R R 2R   3 Bài 2.3: (Mở rộng toán 2) Cho mạch điện hình vẽ (Hình 25) Các điện trở có giá trị R Hãy tính điện trở tương đương hai điểm A O? 13 A C O Hình 25 B D Giải: Vì tính chất đối xứng, chập C,D (vì có điện thế) Ta có mạch điện (Hình 26): CD A R0 B Hình 26 Giả sử chưa nối điện trở R0 A O mạch AO có cấu trúc mạch là: AC nt [(CO//(DB nt BO)]  R R R nt[ //( ntR )] 2 Điện trở A O chưa mắc R0 R1: R1  0,5 R  0,5 R(0,5 R  R)  0,875 R 0,5R  0,5R  R Điện trở RAO mắc R0 vào (như sơ đồ hình 26) RAO = (R0 // R1) RAO  0, 785R.R  0, 467 R 0, 785 R  R 3) Dạng 3: Bài 3.1: Cho mạch điện hình vẽ Các đoạn dây dây điện trở có giá trị R Hãy tính điện trở RAG? 14 H G 10 11 C D 12 E F A B Hình 27 * Ta có sơ đồ mạch điện tương đương sau: A DEB R1,2,3 CHF R4,5,6,7,8,9 G R10 11 12 Hình 28 Từ sơ đồ mạch điện tương đương ta có: Cấu trúc mạch điện: (R1 // R2 // R3) nt (R4 // R5 // R6 // R7 // R8 // R9) nt (R10 // R11 // R12) Điện trở tương đương đoạn mạch AB là: RAB  R R R 5R    6 Bài 3.2: (Mở rộng 1) Cho mạch điện hình vẽ Các đoạn dây dây điện trở có giá trị R Hãy tính điện trở RAD? 15 10 H G 11 C D 12 E F Hình 29 A B * Ta có sơ đồ mạch điện tương đương sau: R3 A R1 R2 D R4 R5 R6 EB CH R9 R7 R10 R8 R11 R12 F G Hình 30 Từ sơ đồ mạch điện tương đương ta có cấu trúc mạch sau: {{[(R7 // R8) nt R12 nt (R10 // R11)] // (R6 // R9)} nt (R1 // R2) nt (R4 // R5)} // R3 Điện trở tương đương đoạn mạch BC là: R R R  R  ) 2  2R  R R R R  2 ( RBC R 2R R   ).R 7R   R 2R R 12   R ( RAD Bài 3.3: (Mở rộng toán 2) Cho mạch điện hình vẽ Các đoạn dây dây điện trở có giá trị R Hãy tính điện trở RAG? 16 H G 10 11 C D 12 E F A B Hình 31 * Ta có sơ đồ mạch điện tương đương sau: R13 Từ sơ đồ mạch điện A tương đương ta có cấu trúc mạchGnhư sau: [(R1// R2 // R3) nt (R4 // R5 // R6 // R7 // R8 // R9) nt (R10 // R11 // R12)] // R13 R R R   ).R R10 R116 R12 R R R   R ( R1 R2 RAG R3 Điện trở tương đương đoạn mạch AG là: 5R R 5R 18  5R  R 11 18 R4 R5 R6 R7VÀ KIẾN NGHỊ PHẦN II KẾT LUẬN DEB I KẾT LUẬN HCF R8 R9 32 Phần tập vật lý dạng sơ đồ mạch điện liên quan đến Hình đại lượng nhiều gồm tập định lượng Việc áp dụng phương pháp phân tích sơ đồ 17 mạch điện giúp cho học sinh dễ hiểu chất dạng tập liên quan Thực tế qua nội dung học giúp học sinh nắm dạng tập sơ đồ mạch điện Các tập giúp học sinh xoáy sâu vấn đề, biết vận dụng để phân tích mạch điện dạng tập khó hơn, tạo cho em niềm say mê, hứng thú sáng tạo việc giải tập môn vật lý thực tiễn vấn đề Vật lý Sau áp dụng day ơn tập thêm cho học sinh kết đạt cao nhiều, Cụ thể: Học sinh biết giải dạng tập, hiểu chất vấn đề biết vận dụng kiến thức 90% Vì thời gian trực tiếp hướng dẫn học sinh có hạn nên giáo viên phải rèn cho học sinh thói quen tự học - Do nhiều dạng tập mà giáo viên đưa vào thêm, giới thiệu thêm số tài liệu tham khảo có liên quan để học sinh tự tìm tịi, nghiên cứu Trong điều kiện có hình thức học thân học sinh nâng cao kiến thức cho mà thơi Nh vËy ta khẳng định trí tuệ phơng pháp dạy học thầy yếu tố định kết học tập học sinh Nhng trí tuệ phơng pháp hay tự nhiên có đợc mà đòi hỏi ngời thầy phải say mê với nghề, học hỏi rèn luyện lĩnh vực chuyên môn, học sâu sắc mà chỳng rút đợc trình giảng dạycủa thân thời gian qua II KIẾN NGHỊ Trên số giải pháp học kinh nghiệm nhỏ thân, dù góp phần nhỏ việc nâng cao chất lượng dạy học môn vật lí tơi mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc, đặc biệt đồng nghiệp để chúng tơi nâng cao chất lượng giảng dạy Xin chân thành cảm ơn! Hà Tĩnh, ngày 06 tháng 10 năm 2016 18 19 ... cho đoạn mạch, kết hợp với tính chất dịng điện nút - Tính tốn đưa kết II CÁC VÍ DỤ CỤ THỂ VỀ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN 1) Dạng 1: Bài 1.1: Tính điện trở tương đương mạch điện Hình... sinh PHẦN II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I PHƯƠNG PHÁP CỤ THỂ VỀ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN 1.Tính điện trở tương đương đoạn mạch chưa nhìn rõ cấu trúc mạch - Bước 1: Tóm tắt đầu đặt tên điện. .. tính điện trở RAG? 14 H G 10 11 C D 12 E F A B Hình 27 * Ta có sơ đồ mạch điện tương đương sau: A DEB R1,2,3 CHF R4,5,6,7,8 ,9 G R10 11 12 Hình 28 Từ sơ đồ mạch điện tương đương ta có: Cấu trúc mạch