Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh giải bài tập phần công công suất điện trong chương trình vật lý 9 ở trường THCS nga thắng

1 Mở đầu: 1.1 Lý chọn đề tài: Vật lý môn khoa học thực nghiệm, học sinh muốn học tốt mơn Vật lý cần có kỹ làm tập Vật lý thành thạo Bài tập Vật lý giúp học sinh hiểu, khắc sâu thêm phần lí thuyết đặc biệt giúp học sinh có phương pháp giải tập Biết vận dụng kiến thức Vật lý để giải nhiệm vụ học tập vấn đề thực tế đời sống, thước đo mức độ hiểu biết kĩ học sinh Bài tập Vật lý giúp học sinh hiểu sâu quy luật Vật lý, tượng Vật lý, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt, tự giải tình cụ thể khác để từ hồn thiện mặt nhận thức tích luỹ thành vốn kiến thức riêng Muốn làm tập Vật lý, học sinh phải biết vận dụng thao tác tư duy, so sánh phân tích, tổng hợp, khái quát hoá để xác định chất Vật lý, sở chọn cơng thức thích hợp cho cụ thể Vì tập Vật lý phương tiện tốt để phát triển tư duy, óc sáng tạo, tính tự lực suy luận Khi làm tập, học sinh bắt buộc nhớ lại kiến thức học vận dụng, đào sâu kiến thức phương tiện tự kiểm tra kiến thức, kĩ học sinh Trong việc giải tập học sinh tự giác, say mê tìm tòi có tác dụng rèn luyện cho em đức tính tốt tinh thần tự lập, vượt khó, tính cẩn thận, tính kiên trì đặc biệt tạo niềm vui trí tuệ học tập Vì tơi chọn đề tài: “Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh giải tập phần Cơng - Cơng suất điện chương trình Vật lý trường THCS Nga Thắng” 1.2 Mục đích nghiên cứu: - Giáo viên phần khắc phục hạn hẹp thời lượng cho phần hướng dẫn giải tập cụ thể lớp cho em, việc chuyển thời lượng nhà em tự nghiên cứu, đọc hướng dẫn cụ thể dạng theo giới thiệu yêu cầu giáo viên Tiết học sau giáo viên kiểm tra giải đáp số thắc mắc mà em gặp phải lúc nghiên cứu Từ góp phần nâng cao khả nghiên cứu tài liệu cho học sinh - Đối với học sinh: Học sinh có hướng dẫn kịp thời hợp lý tập dạng cụ thể Cơng – Cơng suất điện Từ tăng tò mò, phấn khởi cho em, giảm chán học gặp khó khăn học sinh trung bình - yếu Ngồi đề tài giúp cho học sinh bị vắng học, học sinh trung bình, yếu có hội tự ơn tập tìm hiểu dạng tập (giáo viên phô tô số cho học sinh mượn), từ hình thành kiến thức cho em 1.3 Đối tượng nghiên cứu: - Kiến thức lý thuyết nâng cao phần Công – Công suất điện (Các đối tượng Học sinh cần nắm được) - Việc giải tập Công – Công suất điện, học sinh lớp - Các kinh nghiệm giúp học sinh nắm vững kiến thức vận dụng làm tốt tập 1.4 Phương pháp nghiên cứu: Tiến hành nghiên cứu tình hình học tập, lĩnh hội, tiếp thu kiến thức học sinh thể qua kiểm tra tiết học kỳ I thi HK I học sinh điều kiện cụ thể trường THCS Nga Thắng Từ thấy lỗ hỏng kiến thức học sinh, mạnh dạn đề phương hướng, trình tự giúp học sinh hình thành hệ thống kiến thức; đồng thời hướng dẫn tài liệu học sinh khắc phục kiến thức sai Nội dung sáng kiến kinh nghiệm: 2.1 Cơ sở lý luận: Dựa thực tiễn khó khăn học sinh gặp phải q trình giải tập phần Cơng – Cơng suất điện Dựa yêu cầu chuẩn kiến thức, tài liệu tập huấn cấp tổ chức, mặt khác rút kinh nghiệm từ thân, khó khăn giáo viên q trình giảng dạy khó khăn học sinh thường gặp phải học tập Đối với môn Vật lý trường THCS, tập vật lý phần Công – Công suất điện đóng vai trò quan trọng, để hướng dẫn học sinh làm tập đạt hiệu đòi hỏi người giáo viên phải không ngừng đầu tư, sáng tạo, tìm tòi phương pháp phù hợp Bài tập vật lý giúp em hiểu sâu qui luật, tượng vật lý Thông qua tập vật lý tạo điều kiện cho Học sinh vận dụng linh hoạt kiến thức học, làm cho kiến thức trở nên sâu sắc trở thành vốn riêng Khi giải tập học sinh phải vận dụng thao tác tư so sánh, phân tích, tổng hợp… 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: Khi làm tập Công – Công suất điện chương trình Vật lý 9, học sinh vấp phải hai khó khăn lớn Khó khăn thứ khơng định hình đước cách làm Khó khăn thứ hai khơng biết chọn công thức, hệ thức để giải tập chọn sai, hầu hết em loay hoay nhiều thời gian Thời lượng môn Vật lý không cho phép luyện tập nhiều để học sinh nhớ lại kiến thức học trước Do đó, tơi muốn tìm cách giải mà học sinh sử dụng tốt nhất, hiệu Kết khảo sát Học kỳ I năm học 2014 -2015 sau: Điểm yếu- Điểm trung bình Điểm Điểm giỏi SL % SL % SL % SL % 29 31,3 17 58,5 10,2 0 Từ kết lại khiến cho tơi phải suy nghĩ phải làm để chất lượng học sinh lên, cá nhân tham khảo số tài liệu tác giả Và từ đúc rút số kinh nghiệm dạy học phần tập Công – Công suất điện áp dụng từ năm học 2015 - 2016 đến 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề: 2.3.1: Cung cấp hệ thống kiến thức cho Học sinh: Lớp Sĩ số Giáo viên phân tập Công - Công suất điện, thành dạng toán cụ thể Với dạng tập giáo viên yêu cầu cá nhân học sinh đọc thật kĩ đề, hiểu rõ đại lượng cho yêu cầu đề Lưu ý học sinh cách đổi đơn vị xác thích hợp, giáo viên yêu cầu học sinh tóm tắt đề viêt tóm tắt đề lên bảng Sau giáo viên yêu cầu học sinh ngồi lớp học tự lực giải tập đồng thời giáo viên kiểm tra, đôn đốc, động viên em giải tập Sau khoảng thời gian định (tùy theo mức độ đề bài) giáo viên yêu cầu đại diện học sinh lên bảng giải tập, học sinh khác ý lắng nghe đưa ý kiến nhận xét bổ sung cần thiết, giáo viên chuẩn hoá đáp án Giáo viên nên mời số em đưa cách giải khác với tập, cho học sinh thảo luận để chọn cách giải hay mà lại dễ hiểu dễ nhớ Tiếp theo giáo viên yêu cầu học sinh đưa bước giải khái quát loại toán lưu ý giải loại tập Để giúp em nhớ kiến thức sâu làm tập thành thạo, sau dạng tập giáo viên cần cho học sinh làm tập vận dụng theo mức độ từ dễ đến khó tập nâng cao tạo cho em có kĩ giải loại tập Đồng thời tạo tảng kiến thức vững cho học sinh em dự thi học sinh giỏi cấp Huyện Để đạt kết vậy, giáo viên cần có lòng u nghề có tâm huyết với nghề, giáo viên cần đọc nhiều sách tham khảo để chọn lọc tập hay phù hợp với nhận thức học sinh Phân tập thành dạng để luyện kĩ giải cho em Giáo viên cần biên soạn thành giáo trình riêng cho mình, qua năm giảng dạy với đối tượng học sinh, giáo viên cần rút kinh nghiệm có điều chỉnh phù hợp - Các cơng thức Công - Công suất điện: A = U.I.t = I2.R t = U2 t R A U2 P = t U I  I R  R - Đơn vị cơng suất ốt (W) bội số oát: 1Kw = 1000W 1MW = 1000 000W - Đơn vị công Jun (J) bội số J: 1kJ = 1000J 1W.h = 600J 1kw.h = 600 000J - Hiệu suất mạch điện: H = A1 100% hoặc: H = A P1.100% P Với: A1: Cơng có ích, A: cơng tồn phần P1: Cơng suất có ích, P: Cơng suất toàn phần - Hệ thức định luật Jun- Len xơ: Q = I2R t - Ngoài học sinh cần nắm vững kiến thức tốn học: Giải phương trình, giải hệ phương trình, áp dụng bất đẳng thức Cơ-si, …… để vận dụng giải tập + Để giúp em tiếp thu tốt cách giải loại toán này, phân loại chia dạng cụ thể loại từ dễ đến khó để em nắm phương pháp giải, cụ thể sau: 2.3.2: Phân loại hướng dẫn làm dạng tập cụ thể: Dạng 1: Các toán Bài tập 1: Trên bóng đèn dây tóc có ghi 220V – 100W a) Tính điện sử dụng 30 ngày thắp sáng bình thường bóng đèn ngày b) Mắc nối tiếp hai bóng đèn loại vào hiệu điện 220V Tính cơng suất đoạn mạch nối tiếp tính cơng suất bóng đèn c) Mắc nối tiếp bóng đèn với bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V75W vào hiệu điện 220V Hỏi bóng đèn bị hỏng khơng? Nếu khơng tính cơng suất đoạn mạch công suất đèn Cho điện trở bóng đèn trường hợp b) c) có giá trị chúng sáng bình thường Hướng dẫn giải a) Vì đèn sáng bình thường nên cơng suất đèn P = 100W Điện mà bóng đèn sử dụng 30 A = P.t = 100.4.30 = 12kW.h = 4,32.107 (J) U1  220  100 = 484 ( ) Điện trở đèn: R1 = P b) Khi mắc hai đèn nối tiếp vào hiệu điện 220V cơng suất đoạn mạch U2 220  50W P’ = R 484  484 P ' 50  25W Công suất đèn đó: P1 ’ = 2 c) Điện trở bóng đèn 220V – 75W là: R2 = U2 = P2 220 645,3 75 Khi mắc hai đèn vào hiệu điện 220 V cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là: U 220 I1 = I2 = R  R  484  645,3 0,195 A => Hiệu điện đặt lên đèn là: U1 = I.R1= 0,195 484 = 94,4V U2 = I.R2 = 0,195.645,3 = 125,8 V Vậy hiệu điện nhỏ hiệu điện định mức đèn nên đèn không bị hỏng, công suất đoạn mạch đó: P’ = I2 R= 0,1952.(484+645,3) = 42,9W Cơng suất đèn: P1’’= I2 R1 = 0,1952.484= 18,4W P2’= I2 R2 = 0,1952.645,3= 24,5W Bài tập 2: Trên bóng dèn dây tóc có ghi 220V- 100W bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V – 40W a) So sánh điện trở hai bóng đèn chúng sáng bình thường b) Mắc nối tiếp hai bóng đèn vào hiệu điện 220V đèn sáng hơn? Vì sao? Tính điện mà mạch sử dụng Cho điện trở bóng đèn có giá trị chúng sáng bình thường c) Mắc song song hai đèn vào hiệu điện 220V đèn sáng hơn? Vì sao? Tính điện mà mạch sử dụng Hướng dẫn giải a) Điện trở đèn sáng bình thường: R1= U2  P1 220 484 ; 100 R2= U2 P 220  1210 40 R => R 2,5 b) Khi mắc nối tiếp hai đèn vào hiệu điện 220V cường độ dòng điện U 220 I = R  R  484  1210 0,1298 A Công suất đèn: P1 = I2 R1= 0,12982.484 = 8,02W P2 = I2 R2= 0,12982.1210 = 20,4W Vậy mắc hai bóng đèn nối tiếp vào hiệu điện 220V bóng đèn Đ2: 220V – 40W sáng Điện mà đoạn mạch sử dụng giờ: A= U.I.t = 220 0,1298.3600 = 102801J c) Khi mắc song song hai đèn vào hiệu điện 220V đèn đạt cơng suất cơng suất địmh mức, nên bóng đèn 220V- 100W sáng Bài tập 3: Trên bàn có ghi 110V- 550W bóng đèn dây tóc có ghi 110V- 40W a) Tính điện trở bàn bóng đèn chúng hoạt động bình thường b) Có thể mắc nối tiếp bàn bóng đèn vào hiệu điện 220V khơng? Vì sao? Cho điện trở bàn bóng đèn có giá trị tính câu a) c) Có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ điện vào hiệu điện lớn để chúng khơng bị hỏng? Tính cơng suất dụng cụ Hướng dẫn giải chạy qua hai đèn là: a) Điện trở bàn là: Rbl= U2 P bl Điện trở đèn: Rđ = 110  22 550 U2 P d 110  302,5 40 b) Khi mắc nối tiếp bàn đèn vào hiệu điện 220V cường độ dòng điện chạy qua chúng là: U 220 I = R  R  22  302,3 0,678 A bl d Hiệu điện đặt vào bàn đèn là: U1 = I.Rbl= 0,678.22= 14,9V U2 = I.Rd = 0,678.302,5= 205,1V Như hiệu điện đặt vào hai đầu đèn lớn hiệu điện định mức nó, nên đèn bị hỏng Do khơng thể mắc nối tiếp hai dụng cụ điện vào hiệu điện 220V c) Cường độ dòng điện định mức bàn đèn là: Idm1= P dm U  550 5 A ; 110 Iđm2 = P dm U 40  0,346 A 110 Khi mắc chúng nối tiếp cường độ dòng điện qua chúng phải lớn Umax= 0,346A, lớn bóng đèn bị hỏng Vậy mắc nối tiếp hai dụng cụ vào hiệu điện lớn là: Umax = Imax.(Rbl+ Rd) = 0,346.(22+ 302,5) = 118V Công suất bàn đó: Pbl = Ima x Rbl = 0,346 22 = 2,91W Cơng suất đèn đó: Pd = Ima x Rd = 0,346.302,5 = 40W Trên tốn tính cơng suất điện sử dụng, để làm tập học sinh cần nắm vững sửdụng thành thạo cơng thức tính cơng U2 suất P= U.I, P= I R, P= , Cơng thức tính điện tiêu thụ: A= U.I.t; R U A = I2.R.t; A = t Mặt khác học sinh cần nắm vững kiến thức đoạn mạch R nối tiếp, đoạn mạch song song Cần lưu ý học sinh dụng cụ tiêu thụ điện đạt công suất công suất định mức làm việc hiệu điện hiệu điện định mức Chỉ nên mắc dụng cụ điện nối tiếp chúng có cường độ dòng điện định mức Đối với dạng tập câu c) tập 3, học sinh thường dễ bị nhầm tính: Umax1 = 5.22 = 110V, Umax2 = 40 302,5 = 110V 110 => Umax = Umax1 + Umax2 = 110 + 110 = 220V (như sai) Vậy nên hướng dẫn học sinh làm loại toán cần lưu ý cho em Dạng 2: Bài toán: Mạch điện cần mắc thêm điện trở phụ Bài tập 4: Một bóng đèn có ghi 120V- 60W sử dụng với mạng điện có hiệu điện 220V a) Cần phải mắc điện trở R với đèn để đèn sáng bình thường? Tính giá trị điện trở R b) Tìm hiệu suất mạch điện Hướng dẫn giải a) Do hiệu điện định mức đèn nhỏ hiệu điện mạng điện, ta phải mắc điện trở nối tiếp vào đèn Khi đèn sáng bình thường, dòng điện qua mạch dòng điện định mức đèn: P I = Idm= U U dm dm 60  0,5 A 120 220 U 120 Rtđ = I  0,5 440 ; Với Rd = dm  Pdm 60 240 Từ đó: R = Rtd – Rđ = 440 – 240 = 200  b) Cơng suất có ích công suất tiêu thụ đèn: P1 = Pđm = 60W Cơng suất tồn phần cơng suất mạch điện: P = U.I = 220.0,5 = 110W Điện trở toàn mạch lúc này: Hiệu suất mạch điện: H = P1.100%  60 100% 54,5% P 110 Bài tập 5: Một người có bóng đèn 120V – 60W bóng đèn 120V – 40W Để mắc chúng vào mạng điện 240 V, cho chúng sáng bình thường, người phải dùng thêm điện trở R Hỏi R phải bao nhiêu, phải mắc chúng nào? Hướng dẫn giải Cường độ dòng điện định mức bóng đèn : P 40 P 60 Iđm1 = U 120 0,5 A 1 Iđm2 = U 120  A Điện trở đèn : U 120 R1 = I  0,5 240 ; U 120  360 R2 = I Nếu mắc nối tiếp hai bóng vào mạng điện 240V cường độ dòng điện qua chúng là: U 240 I = R  R  240  360  A 2 A < Iđm1 = 0,5A, nên đèn 60W sáng yếu mức bình thường I = A > Iđm2 = A, nên đèn 40W sáng mạnh mức bình thường Ta thấy I = Để hai đèn sáng bình thường phải tăng cường độ dòng điện qua đèn 60W, đồng thời giảm cường độ dòng điện qua đèn 40W Vậy cần mắc song song với đèn 40W điện trở R cho điện trở tương điện trở đèn 60W, tức cho: 1   R 360 240 => 1   R 240 360 => R = 720  Vậy phải mắc đèn 40W song song với điện trở R = 720  mắc nối tiếp cụm với đèn 60W hai đèn sáng bình thường Bài tập 6: Một bóng đèn có cơng suất định mức 20W, thắp sáng nguồn có hiệu điện 24V Để đèn sáng bình thường, người ta phải mắc nối tiếp cho điện trở R =  Tính hiệu điện định mức cường độ định mức đèn, hiệu suất nguồn Hướng dẫn giải Gọi I cường độ dòng điện mạch => Cơng suất tiêu thụ mạch: P = U.I= 24I Công suất tổng công suất tiêu hao điện trở công suất đèn Ta có: P = Pđt+ Pđ => 24I = I2R + 20; => 24I = 4I2 + 20 ; => I2 – 6I +5 = Giải phương trình ta nghiệm dương I1 = 1A; I2 = 5A +) Nghiệm I2= 5A cơng suất tiêu hao điện trở là: P’ dt = 52.4= 100W lớn so với công suất tiêu thụ đèn, khơng phù hợp với thực tế, nghiệm I2 = 5A bị loại +) Nghiệm I1 = 1A cơng suất tiêu hao điện trở là: P’đt= 12.4= 4W phù hợp với thực tế Khi hiệu nguồn điện là: P 20 20 100%  100%  100% 83,3% H = d 100%  P 24.I 24.1 Đối với dạng tập 4; cần lưu ý: hiệu điện làm việc không hiệu điện định mức dụng cụ tiêu thụ điện , để dụng cụ hoạt động bình thường ta phải mắc thêm điện trở phụ Việc mắc thêm phải đảm bảo: Cường độ dòng điện qua dụng cụ phải cường độ định mức dụng cụ dụng cụ hoạt động bình thường Đồng thời hướng dẫn học sinh giải loại toán giáo viên cần lưu ý học sinh cách mắc phải phù hợp với thực tế để lựa chọn nghiệm cho toán Dạng Dạng Mạch điện cần mắc thêm điện trở phụ Bài tập 7: Giữa hai điểm đoạn mạch điện có điện trở R1 R2 mắc song song, nối tiếp với điện trở RA =  Điện trở R1 nhỏ R2 có giá trị R1=  Biết công suất tiêu thụ R2 12W, tính R2, biết hiệu điện hai đầu đoạn mạch U= 30V Hướng dẫn giải R1 R2 R2  R1  R2  R2 R2 Điện trở tương đương đoạn mạch: R = R12+ RA =  R  R A 30(6  R2 ) 2,5(6  R2 ) U 30    R2 12 R2  36 R2  Cường độ dòng điện mạch chính: I = R 6  R2 R1 2,5(6  R2 ) 15 Cường độ dòng điện qua R2: I2 = I R  R  R   R  R  2 2 15 Công suất tiêu thụ R2: P2 = I22.R2= R2( R  ) 2 15 Theo giả thiết, P2= 12W, ta có phương trình: R2( R  ) = 12 Điện trở tương đương R1 R2 là: R12 = R2.15.5 = 4.(R2+3)2 => 4R22 – 51R2 + 36 =  = 512 - 4.4.36 = 2025 = 452 Phương trình bậc có nghiệm dương: R2 = 51  45 12 51  45 0,75 Vì R2 > R1 =  nên ta lấy nghiệm R2 = 12  Bài tập 8: Có điện trở R1 =  R2 =  mắc chúng nối tiếp nhau, với R2’ = am pe kế vào nguồn điện có hiệu điện U khơng đổi Nếu chúng mắc nối tiếp tổng cơng suất nhiệt tỏa hai dây 12,96W Nếu chúng mắc song song tổng cơng suất 32W Tính điện trở am pe kế hiệu điện U Hướng dẫn giải Khi hai điện trở R1 R2 mắc nối tiếp điện trở tương đương đoạn mạch: R = R1+ R2+ RA= + + RA = RA + Khi hai điện trở mắc song song điện trở tương đương đoạn mạch: R1 R2 3.6 R’ = R  R  R A  R A    R A  2 Công suất tỏa nhiệt hai dây trường hợp: U2 P = I R = = 12,96 ( R A  9) 2 (1) U2 P’ = R’.I’ = = 32 ( R A  2) 2 (2) Từ (1) => U2 = 1,44(RA+ 9)2 (1)’ 2 Từ (2) => U = 16(RA+2) (2)’ Từ (1)’ và(2)’ ta có: 1,44(RA+ 9) = 16(RA+2)2 => 0,09(RA +9)2 = (RA + 2)2 => 0,09RA2 + 1.62RA + 7,29 = RA2 + 4RA +4 => 0,91RA2 + 2,38RA – 3,29 = 0; => 91RA2 + 238RA – 329 =  ’ = 1192 – 91.329 = 44100; RA = ' = 210 => RA =  119  210  3,6 (loại); 91  119  210 1 ; 91 => RA =  U = 12V Bài tập 9: Trên đoạn mạch, hiệu điện khơng đổi U, có ampe kế, điện trở r biến trở, mắc nối tiếp Khi điều chỉnh biến trở để cường độ dòng điện I1 = 4A cơng suất tiêu thụ biến trở 40W, cường độ dòng điện I2 = 3A cơng suất tiêu thụ 31,5W Tính cơng suất tiêu thụ, cường độ dòng điện I3 = 2A Hướng dẫn giải Điện trở biến trở I1 = 4A, I2 = 3A là: Rb1 = Pb1 I1  40 2,5 ; 42 Rb2 = Pb I2  31,5 3,5 32 Ta có: U = (Rb1 + r)I1 = (Rb2+ r)I2 => (2,5 + r ) = (3,5 + r )3 => r = 0,5  U = (3,5 + 0,5)3 = 12V Khi I3 = 2A, Thì ( Rb3 + 0,5) = 12 => Rb3 = 5,5  Công suất tiêu thụ biến trở đó: Pb3 = I32.Rb3 = 22.5,5 = 22W - Để làm tập 7; 8; học sinh phải nắm vững vận dụng thành thạo công thức công suất mà cần vận dụng tốt công thức đoạn mạch nối tiếp, song song Học sinh cần đọc kĩ hiểu rõ đề, tìm mối liên hệ đại lượng, xây dựng nên phương trình biểu diễn mối quan hệ đó, sử dụng kĩ tốn học để giải tìm đại lượng cần tìm Bài tập 10: Có bóng đèn 6V- 3W mắc thành hai cụm nối tiếp, cụm gồm bóng song song, vào hai điểm A, B có hiệu điện UAB = 12V a) Có thể mắc chúng thành dãy song song, dãy gồm bóng mắc nối tiếp không? b) Nếu thắp sáng mà bóng bị đứt tóc, bóng khác ảnh hưởng nào? ( Độ sáng tăng hay giảm?) c) Giả sử rằng, dòng điện qua đèn lớn dòng điện định mức 20% dèn hỏng (tức bị đứt tóc) hai cách mắc trên, cách an tồn hơn, bóng bị hỏng? Hướng dẫn giải a) Vì bóng có công suất nhau, nên mắc chúng nối tiếp Tổng hiệu điện định mức hai đèn dãy U = U1 + U2 = + = 12V hiệu điện UAB nên đèn sáng bình thường Hiệu điện UAB giữ khơng đổi nên mắc bóng đèn thành dãy song song, dãy gồm bóng nối tiếp b) Nếu mắc đèn thành dãy song song, bóng dãy đứt tóc, bóng mắc nối tiếp với khơng sáng bóng khác khơng bị ảnh hướng Nếu mắc đèn thành cụm nối tiếp, cụm gồm bóng song song, đèn đứt dây tóc cơng suất tiêu thụ cụm thay đổi, đèn lại bị ảnh hưởng P d Thật vậy: Cường độ dòng điện định mức đèn: Iđ = U  0,5 A d Điện trở đèn: U d Rđ = I  0,5 12 d Ở cụm đủ bóng, điện trở cụm là: Ở cụm bóng , điện trở cụm là: Khi điện trở toàn phần mạch điện là: Rd 12  4 3 R 12 R2 = d  6 2 R1 = R’ = R1 + R2 = + = 10  U 12  1,2 A R ' 10 I ' 1,2  0,3 A Ở cụm bóng, dòng điện qua bóng có cường độ: Iđ’ = 3 Nên cường độ dòng điện mạch là: I’ = Iđ’ = 0,3A < Iđ = 0,5A nên bóng cụm bị tối Ở cụm bóng, dòng điện qua bóng có cường độ: Iđ’’ = I ' 1,2  0,6 A 2 Iđ’’ = 0,6A > Iđ = 0,5A nên bóng cụm sáng mức bình thường c) Với đèn lại cụm bóng bị đứt dây tóc, độ tăng cường độ dòng điện là:  Iđ = I’’đ - Iđ = 0,6 – 0,5 = 0,1A Ta thấy:  Iđ = I d = 20% Iđ Hai đèn có nguy bị đứt tóc theo Và sau hai đèn cháy tóc, đèn tắt Vậy: Cách mắc thành cụm nối tiếp khơng an tồn, bóng bị hỏng Còn cách mắc thành dãy hồn tồn an tồn, bóng hỏng khơng làm hỏng thêm bóng Đối với tập 10, học sinh cần nắm vững điều kiện để bóng đèn sáng bình thưòng: I = Iđm Mặt khác học sinh cần nắm vững điều kiện: bóng mắc nối tiếp phải có cơng suất Đối với câu b) học sinh dễ bị nhầm chỗ: Sau bóng cụm bị đứt tóc hiệu điện cụm V, nên cường độ dòng điện qua Ud bóng khơng thay đổi ( Iđ = R 12 0,5 A ) nên đèn sáng bình thường d (như sai), nên hướng dẫn học sinh giải loại tập cần lưu ý điều học sinh Dạng 4: Bài toán định mức: Bài tập11: 10 Tìm loại bóng, số bóng cách gộp để bóng sáng bình thường U0 nguồnNđiện có hiệu P ta dùng Người n điện không đổi Uo = 12 V để thắp sáng Rcác bóng đèn có hiệu điện định mức Uđ = 6V có cơng suất M chọn A khoảng từ 1,5W đến W Dây nối có điện trở Rd =  Biết dựng loại bóng có cơng suất xác định Hỏi phải dùng loại nào, bóng ghép để chúng sáng bình thường( ý bóng phải ghép đối xứng, ta xét bóng gồm m dây song song, dây có n bóng nối tiếp) Hướng dẫn giải Ta thấy Rd =  nên UAB < 12V có cách gộp song song bóng tức n = Cường độ dòng điện qua bóng: I = U  U AB 3 A Rd Cơng suất bóng P = U.I = 6.3 = 18 W Số bóng m phải số nguyên dương có giá trị: Vậy tốn có nghiệm sau: Số bóng m = Loại bóng có P = 3W 18 W 18 18 m  1,5 10 11 2,25W 2W 1,8W 18 11 W Hay:  m 12 12 1,5W Cách gộp Gộp song song Khi hướng dẫn học sinh giải loại toán giáo viên cần lưu ý cho học sinh: Ptp = Pbộ bóng + Phao phí Sau thiết lập phương trình theo ẩn m ( số dây) n ( số bóng dây), đặt điều kiện cho m, n Giải phương trình ta tìm số cách mắc số bóng tương ứng Nếu đề u cầu tìm cơng suất cực đại bóng, ta phải thiết lập cơng thức tính cơng suất ( thường tam thức bậc hai) áp dụng phương pháp tâm cực trị tam thức bậc hai để tìm giá trị lớn Dạng 5: Dạng tập đun nước điện Bài tập 12: Một ấm đun nước điện có hai dây nung Nếu dùng riêng dây thứ thời gian để đun sơi nước t1, dùng riêng dây thứ hai, thời gian đun t2 Hỏi dùng hai dây mắc nối tiếp, hai dây mắc song song thời gian để đun sơi nước bao nhiêu? áp dụng số: t1 = 20ph; t2 = 30ph Hướng dẫn giải 11 Nhiệt lượng Q tỏa dây thời gian t là: Q = I2R t = U2 t R U 2t => R = Q Q t =>  R U Gọi R1; R2 điện trở hai dây nung Gọi t thời gian đun sôi nước hai dây mắc nối tiếp t2 t Q Với Q U không đổi, ta có:  = R R1 U U t1 => R1 = ; Q U 2t R2 = Q Khi hai dây mắc nối tiếp, điện trở tương đương đoạn mạch là: R = R1 + R2 => U t1 U 2t U 2t = + Q Q Q => t = t1+ t2 Vậy : Khi hai dây nung mắc nối tiếp thời gian đun sơi nước tổng thời gian cần dùng cho dây riêng rẽ Với t1 = 20ph; t2 = 30ph, ta được: t = 20 + 30 = 50 phút Với hai dây mắc nối tiếp, thời gian đun nóng nước 50 phút R1 R2 b) Khi hai dây mắc song song, điện trở tương đương đoạn mạch: R’ = R  R Gọi t’ thời gian đun sôi nước trường hợp Vì thời gian đun tỉ lệ với điện trở bếp nên ta có: U t1 U t U t1 U t U 2t ' Q.Q Q2   ; Q U t1 U t U (t1  t )  Q Q Q U t ' U t1 U t Q  ; Q Q U (t1  t ) Với t1 = 20ph; t2 = 30 ph, ta được: t’ = t 1t t’ = t  t 20.30 12 20  30 Vậy, với hai dây mắc song song, thời gian đun nóng nước 12phút Bài tập 13: Dùng bếp điện để đun nước Nếu nối bếp với U1 = 120 V thời gian nước sơi t1= 10phút Nếu nối bếp với U2 = 80V thời gian nước sôi t2 = 20phút Hỏi nối bếp với U3 = 60V nước sơi sau thời gian t3 bao lâu? Cho nhiệt hao phí tỉ lệ với thời gian đun nước Hướng dẫn giải Gọi Q nhiệt lượng cần để đun sôi nước, k hệ số tỉ lệ hao phí nhiệt ứng với trường hợp, ta có: Q= U t1 - kt1 R (1) U t Q = 3 - kt3 R (3) ; Từ (1) (2), ta có: => U12t1 - kt1R = U22t2 - kt2R; tU  t U => kR = 1 2 t1  t => kR (t2- t1 ) U t2 - kt2 (2) R 2 U t1 U t2 - kt1 = - kt2 R R Q= = U22t2 – U12t1 2 (4); => U32t3 - kt3R = U22t2 - kt2R Từ (2) (3), ta có: U t3 - kt3 R = U t2 - kt2 R => kR (t2- t3 ) = U22t2 – U32t3 12 t U  t 3U => kR = 2 t  t3 (5) 2 2 t1U  t 2U t 2U  t 3U = t1  t t  t3 Từ (4) (5), ta có: => U12t1t2 – U12t1t3 – U22t22+ U22t2t3 = U22t1t2 – U22t22 – U32t1t3 +U32t2t3 => U32t2t3 – U32t1t3 - U22t2t3 + U12t1t3 = U12t1t2 - U22t1t2 => t3 = 2 U t1t  U t1t 2 2 U t  U t1  U t1  U t => t3 = t1t (U  U ) 2 2 t1 (U  U )  t (U  U ) 10.60.20.60.(120  80 ) t3 = 10.60.(120  60 )  20.60(80  60 ) Thay số vào ta được: t3 = 1836s = 30,5 phút Vậy nối bếp với hiệu điện 60V sau 30,6 phút nước sôi Đối với dạng tập 12;13: Khi hướng dẫn học sinh, giáo viên cần lưu ý: thời gian đun tỉ lệ với điện trở dây dẫn có hao phí nhiệt hệ số hao phí nhiệt tỉ lệ với thời gian đun Từ xây dựng nên mối quan hệ đại lượng, thiết lập nên phương trình tốn học -> sử dụng kĩ toán để giải tập Bài tập 14: Dùng bếp điện loại 200V – 1000W hoạt động hiệu điện U = 150V để đun sôi nước Bếp có hiệu suất 80% Sự tỏa nhiệt khơng khí sau: thử ngắt điện sau phút nước hạ xuống 0,50C, ấm có m1 = 100g, c1 = 600J/kg.K, nước có m2 = 4200J/kg.K, nhiệt độ ban đầu 200C Tính thời gian cần thiết để đun sơi nước Hướng dẫn giải Cụng suất tồn phần bếp sử dụng hiệu điện 150V: Công suất định mức bếp: => P = 22500.R  225  P0 40000.R 400 16 U 150 22500 P= R  R  R U 200 40000  P0 =  R R R P0 9 = H.P = 0,8 16 P0= 0,8 16 1000 450W =>P = 16 Công suất có ích bếp: P1 Cơng suất tỏa nhiệt khơng khí: Phaophi =  m1c1  m2 c2 .0,5 60  (0,1.600  0,5.4200).0,5 18W 60 ’ => (P1 – P )t = (m1c1 + m2c2) (100 -20) = (m1c1 + m2c2).80 T = (m1c1  m2 c ).80 P1 P = (0,1.600  4200.0,5).80 400 s 450  18 Vậy sau 400s nước sơi 13 - Đối với dạng tập 16: GV cần hướng dẫn học sinh cách tính cơng suất tồn phần theo cơng suất định mức, tính cơng suất có ích, tính cơng suất tỏa nhiệt theo kiện đề cho, sau tính thời gian đun sơi nước Với loại tốn học sinh dễ bị nhầm chỗ: Sau tính Ptồn phần Phao phí tính: Pcó ích = Ptồn phần – P hao phí (cách tính Pcó ich sai) Cũng có em lại mắc sai sau: Sau tính Ptoàn phần nhiệt lượng Qthu nước ấm thu vào để nước sơi Sau tính: A = Qthu với A điện dòng H điện cung cấp tính A = Ptồn phần.t, từ suy cách tính t ( Như sai) Như em hiểu sai nên dẫn tới cách làm sai Giáo viên cần phân tích lưu ý cho em: hiệu suất H = 80% hiệu suất dòng điện, hiệu suất chuyển hóa từ điện thành nhiệt năng, phần chuyển hóa thành nhiệt lại có Phao phi truyền bên ngồi cách tính Phao phi phải tính nhiệt lượng ấm nước tỏa môi trường đơn vị thời gian Dạng 5: Bài tập nâng cao: Bài tập 15: Cho mạch điện hình vẽ: §1 U = 12V, bóng đèn có ghi giá trị định mức sau: đèn Đ1: 3V – 1,5W; Rx §3 §2 đèn Đ2:6V – 3W; đèn Đ3: 6V – 6W; Rx biến trở a) Có thể điều chỉnh Rx +U để đèn sáng bình thường khơng? Vì sao? b) Mắc thêm điện trở R1 vào mạch Hỏi phải mắc R1 vào vị trí chọn giá trị R1 Rx để đèn sáng bình thường? Hướng dẫn giải a) Cường độ dòng điện định mức đèn : P 1,5 P P Iđ1 = U  0,5 A ; Iđ2 = U  0,5 A ; Iđ3 = U  1A Vì mạch gồm : Đ1 nt ( Đ2 // Đ3) Nên để Đ2 Đ3 sáng bình thường cường độ dòng điện qua đèn Đ1 là: I1 = Iđ2 + Iđ3 = 0,5 + = 1,5A > Iđ1 Như điều chỉnh Rx để đèn sáng bình thường b) Để đèn sáng bình thường, phải chia bớt dòng qua Đ1 Có cách: +) Cách 1: Mạch gồm: ( Đ2 // Đ3) nt (Đ1 //R1) nt Rx Sơ đồ mạch điện: 14 §2 §1 Rx §3 R1 +U - Khi đó: UR1 = Uđ1 = 3V ; IR1 = Iđ2 + Iđ3 – Iđ1 = 0,5 + – 0,5 = 1A U R1 R1 = I  3 R1 Còn Ux = U – Uđ2 – Uđ1 = 3V; Ix = Iđ2 + Iđ3 = 0,5 + = 1,5 A Vậy điện trở R1 là: Ux Vậy Rx = I 1,5 2 x Cách 2: {R1 // (Đ1 nt Rx) ] nt {Đ2 // Đ3} Sơ đồ mạch điện: §2 §1 §3 Rx R1 +U - Khi đó: UR1 = U – Uđ2 = 12 – = 6V; IR1 = (Iđ2 + Iđ3) – Iđ1 = (0,5 + 1) – 0,5 = A U R1 Vậy R1= I  6 R1 Mặt khác: Ix = Iđ1 = 0,5 A Còn Ux = U – Uđ2- Uđ1 = 12 - – = 3V Ux Vậy Rx = I  0,5 6 x Bài tập 16: Trong mạch điện hình vẽ: §1 §2 C Cho biết đèn: Đ1: 6V – 6W; Đ2: 12V – 6W; A B Đ3: 1,5W §3 + Khi mắc hai điểm A,B vào hiệu §4 §5 điện U đèn sáng bình thường Hãy xác định: D a) Hiệu điện định mức đèn Đ3; Đ4 ; Đ5 b) Công suất tiêu thụ mạch, biết tỉ số công suất định mức hai đèn cuối 5/3 Hướng dẫn giải a) Cường độ dòng điện định mức đèn Đ1 đèn Đ2 là: P I1= U  1A 15 P I2= U 12 0,5 A ; Dòng điện qua mạch có chiều hình vẽ: Ta thấy dòng qua đèn Đ3 có chiều chạy từ C -> D => Cường độ dòng điện qua đèn Đ3 là: I3 = I1 – I2 = – 0,5 = 0,5 A P 1,5 Hiệu điện định mức đèn Đ3; Đ4; Đ5 là: U3 = I  0,5 3V U4 = U1 + U3 = + = 9V; U5 = U2 – U3 = 12 – = 9V b) Công suất định mức đèn Đ4; Đ5 là: P4 = U4I4 = 9I4 P5 = U5I5 ; Với I5 = I4+ I3 = I4 + 0,5 => P5 = ( I4 + 0,5) = P4 + 4,5 => P 5 P => P  4,5  P => 3P4 + 13,5 = 5P4 => 2P4 = 13,5 => P4 = 6,75 W => P5= 6,75 + 4,5 = 11,25 W Cơng suất tiêu thụ tồn mạch: P = P1 + P2 + P3 + P4+ P5 = + + 1,5 + 6,75 + 11,25 = 31,5W Bài tập 17: Cho mạch điện hình vẽ: U= 16V; R0 =  A R1 = 12  ; Rx giá trị tức thời biến trở đủ lớn, Ampe kế A dây nối có giá trị khơng đáng kể R0 a) Tính Rx cho cơng suất tiêu thụ 9W tính hiệu suất mạch điện Biết tiêu hao lượng R1, Rx có ích, R0 vơ ích b) Với giá trị Rx cơng suất tiêu thụ cực đại? tính cơng suất +U - R1 Rx 12 R x Hướng dẫn giải a) Ta có: RAB = 12  R x 12 R x 16(3  R x ) Điện trở tương đương toàn mạch: R = R0 +RAB = + 12  R = 12  R x x U (12  R x )16 12  R x   Cường độ dòng điện mạch chính: I = R 16(3  R x )  R x 12  R 12 R 12 R x x x Hiệu điện hai điểm A,B: UAB = I.RAB=  R 12  R   R x x x 2 144 R x 144 R x U  9 Công suất tiêu thụ biến trở: PRx = AB  Rx (3  R x ) R x (3  R x ) => 144Rx = 81 + 54Rx + 9Rx2 => Rx2 - 10 Rx+ = Ta có :  ’ = 25 – = 16 => ' = => Rx1 = + =9  ; Rx2 = – =1  12 R 12.9 x +) Với: Rx1=  => RAB = 12  R 12  5,14 x 16 16(3  R ) 16(3  9) x Điện trở tương đương đoạn mạch: R = 12  R  12  9,14 ; x U 16 Cường độ dòng điện qua mach là: I = R  9,14 1,75 A => Công suất tiêu thụ AB là: PAB = I2.RAB = 1,752.5,14 =15,74 W Cơng suất tiêu thụ tồn mạch: P = U.I = 16.1,75 = 28W PAB 15,74  100% 56,2% P 28 12 R x 12.1 12 +) Với: Rx2=  => R’AB = 12  R 12  13  x 16(3  R x ) 16(3  1) 64 Điện trở tương đương đoạn mạch: R’ = 12  R  12   13  x U 16  3,25 A Cường độ dòng điện qua mạch là: I’ = R ' 64 13 12 => Công suất tiêu thụ AB là: P’AB = I’2.R’AB = 3,252 = 9,75 W 13 => Hiệu suất mạch điện: H = Công suất tiêu thụ toàn mạch: P’ = U.I’ = 16.3,255 = 52W P P ' AB => Hiệu suất mạch điện: H’ = b) Công suất tiêu thụ Rx: U AB PRx = R x P = Pmax Khi mẫu số: Rx  Rx Áp dụng bất đẳng thức Cơ si ta có: ' 9,75 100% 18,75% 52 144 R x 144   (3  R x ) ( Rx  ) Rx  đạt giá trị nhỏ (min) Rx  Rx 2 => Mẫu số : R x  R đạt giá trị nhỏ (min) x Rx  Rx =2 => Rx + = Rx ; => Rx - Rx + = => ( R x - )2 =0 => Rx =  Vậy biến trở có giá trị Rx =  cơng suất tiêu thụ cực đại: 144 R x U 144.3  12W PRx = AB  Rx (3  R x ) (3  3) Bài tập 18 : Cho điện trở R1 biến trở R2 mắc nối tiếp hình vẽ vào nguồn điện, hiệu điện UAB = 12V không đổi Cho biết R2   , công suất tiêu thụ R2 hai trường hợp giống Hỏi giá trị biến trở R2, phải để công suất tiêu thụ R2 cực đại ? Công suất cực đại R2 bao nhiêu? 17 Hướng dẫn giải A C R R2 Tính UCB : UCB = I.R2 = R2U ( R1  R2 ) B ; Công suất tiêu thụ R2 là: U CB R2U  P= R2 ( R1  R2 ) ( R1  R2 ) U  => = số (1) R2 ( R1  2) ( R1  8)  => ; => ( R1+8)2 = 4(R1+2)2 Vì R1 > nên từ (2): P R1+8 = (R1+2) (2) => R1=4  U R2U R1 Từ P = = ) ( R1  R2 ) ( R2  R2 Hai số dương R2 R1 R2 (3) có tích số R1 =  tổng chúng có giá trị R cực tiểu ( tức P = Pmax) chúng tức là: P = Pmax R2  R hay R1 = R2 =  Thay số vào (3): Pmax= U2 ( R1  R2 )  U 12  9W R1 4.4 Vậy giá trị công suất cực đại 9W 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Năm học 2015 – 2016, đưa đề tài vào áp dụng giảng dạy lớp 9A trường THCS Nga Thắng Tôi tự rút cho nhiều kinh nghiệm quý việc hướng dẫn học sinh giải tập Vật lí phần Cơng - Cơng suất điện Kết đáng khích lệ, số học sinh hiểu giải yêu cầu tập nâng cao cách rõ rệt, đặc biệt số học sinh biết giải tập nâng cao tăng lên Kết khảo sát sau áp dụng Sáng kiến: thời điểm Học kỳ I, năm học 20152016: lớp 9A Trường THCS Nga Thắng Điểm yếu- Điểm trung bình Điểm Điểm giỏi Lớp Sĩ số SL % SL % SL % SL % 9A 32 0 20 62,4 18,8 18,8 Kết khảo sát sau áp dụng Sáng kiến: thời điểm Học kỳ I, năm học 20162017: lớp 9A Trường THCS Nga Thắng Điểm yếu- Điểm trung bình Điểm Điểm giỏi Lớp Sĩ số SL % SL % SL % SL % 9A 30 0 20 66,7 20,0 13,3 18 Kết luận, kiến nghị: 3.1 Kết luận: Bản thân thực đề tài với mong muốn thân tự tìm biện pháp phù hợp với yêu cầu môn Đồng thời giúp học sinh dễ dàng phân biệt dạng tập nhờ mà hiểu rõ, hiểu sâu tự làm dạng tập cách chủ động, sáng tạo khoa học Đặc biệt em học sinh có nguyện vọng dự thi học sinh giỏi mơn Vật lí đề tài giúp em có tảng kiến thức vững vàng, kĩ giải tập thành thạo Để đạt hiệu cao: - Giáo viên phải tìm tòi, nghiên cứu, tập hợp xếp toán theo dạng loại Từ xác định mức độ nâng dần tập từ dễ đến khó - Nắm đối tượng học sinh để nâng dần toán phù hợp khả nhận thức học sinh - Rèn luyện cho học sinh khả đưa thêm liệu để khai thác phát triển toán mức cao - Đối với học sinh phải nắm kiến thức bản, chịu khó làm tập tập hợp dạng toán bản, vận dụng phương pháp khai thác phát triển tốn để có phương pháp định hướng giải tốt dạng tốn Biết so sánh tìm cách giải tốt với dạng tốn 3.2 Kiến nghị: Trong q trình giảng dạy mơn Vật lí trường THCS Nga Thắng nhà trường tạo điều kiện để mượn nhiều loại sách nghiên cứu phục vụ công tác dạy học Tuy nhiên để đáp ứng với yêu cầu thực tế, giai đoạn phát triển công nghệ thông tin áp dụng công nghệ thông tin vào dạy học nay, thiết bị tin học phục vụ cơng tác dạy học quan trọng cần thiết Vì mong cấp lãnh đạo tạo điều kiện đến việc đầu tư trang thiết bị phục vụ công tác giảng dạy triển khai lớp tập huấn cho cán giáo viên học tập nghiệp vụ áp dụng công nghệ thông tin vào giảng dạy Trong viết áp dụng đề tài vào giảng dạy cố gắng số kết khả quan Tuy nhiên kinh nghiệm hạn chế, đề tài áp dụng phạm vi hẹp thời gian ngắn nên tránh khỏi thiếu sót, hạn chế Rất mong cấp ngành đồng nghiệp có ý kiến đóng góp đề tài tơi để đề tài hồn thiện giúp tơi đạt hiệu cao giảng dạy công tác bồi dưỡng học sinh giỏi XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin chân thành cảm ơn! Nga Thắng, ngày 10 tháng năm 2017 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Người viết 19 Nguyễn Đình Phương 20 ... giảng dạy khó khăn học sinh thường gặp phải học tập Đối với môn Vật lý trường THCS, tập vật lý phần Công – Công suất điện đóng vai trò quan trọng, để hướng dẫn học sinh làm tập đạt hiệu đòi hỏi... lớp 9A trường THCS Nga Thắng Tôi tự rút cho nhiều kinh nghiệm quý việc hướng dẫn học sinh giải tập Vật lí phần Cơng - Cơng suất điện Kết đáng khích lệ, số học sinh hiểu giải yêu cầu tập nâng cao... giải tập học sinh phải vận dụng thao tác tư so sánh, phân tích, tổng hợp… 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: Khi làm tập Công – Công suất điện chương trình Vật lý 9, học