Hướng dẫn học sinh giải một số dạng bài tậpvật lí THCS phần điện học

CỢNG HOÀ Xà HỢI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Đợc lập - Tự - Hạnh phúc Tên chuyên đề: " HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ THCS PHẦN ĐIỆN HỌC" Họ tên: Phạm Thị Yến Đơn vị : Trường THCS Lê Văn Thiêm Thành phớ Hà Tĩnh MƠN: VẬT LÍ LĨNH VỰC : ĐIỆN HỌC Phụ lục I A Đặt vấn đề Lý chọn dề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phương pháp nghiên cứu Dự báo đóng góp đề tài B Giải vấn đề I Cơ sở lý luận II Thực trạng trước thực đề tài III Nội dung đề tài 1.Cơ sở lý thuyết: 2.Các tập ứng dụng C Kết luận kiến nghị Kết luận Kiến nghị: “ Hướng dẫn học sinh giải số dạng tậpVật lí THCS phần điện học ” A.ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Căn vào nhiệm vụ chương trình Vật lí THCS là: Cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức bản, trình độ phổ thơng trung học sở, bước đầu hình thành học sinh kỹ phổ thơng thói quen làm việc khoa học, góp phần hình thành học sinh lực nhận thức phẩm chất, nhân cách mà mục tiêu giáo dục THCS đề Căn vào nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi hàng năm nhà trường nhằm phát học sinh có lực học tập mơn Vật lí, để bồi dưỡng nâng cao lực, hình thành cho em kỹ nâng cao việc giải tập Vật lí Giúp em tham dự kỳ thi học sinh giỏi cấp Trường, cấp Thành Phố, cấp Tỉnh thi vào Trường Chuyên đạt kết cao Vật lý môn học học sinh bậc THCS, khái niệm vật lý bắt đầu hình thành nghiên cứu tượng vật lý mà chưa sâu vào nghiên cứu chất tượng Bởi học sinh THCS mơn vật lý khó lại khó Khi gặp tập vật lý khó cơng cụ giải chưa đầy đủ sắc THPT, nên việc giải dạng tập học sinh THCS gặp nhiều khó khăn Sách giáo khoa khơng cung cấp hết tất kiến thức, tài liệu tham khảo đưa tập q khó bậc THCS Tơi thiết nghĩ người thầy cần phải tìm số phương pháp định hướng học sinh phát triển toán dạng nhằm rút bớt thời gian nghiên cứu, phát trễn trí tuệ phương pháp tư cho học sinh Ngoài việc vận dụng kiến thức mơn học vào giải tình môn học khác cần thiết, em liên kết cách chặt chẻ kiên thức môm học Đặc biệt mối liên hệ Tốn học Vật lý Khơng phải lúc sách giáo khoa, hay sách tham khảo viết hết tất dạng toán để nghiên cứu phát triển trí tuệ cho học sinh Vấn đề người giáo viên phải biết cách khai thác hướng dẫn học sinh cách khai thác phát triển tốn, tìm tòi lời giải Thực trạng giáo viên THCS trình giảng dạy bám chặt lấy sách giáo khoa, mà chưa mạnh dạn đưa phương án mới, hay cách nhìn vấn đề để từ khai triển phương pháp giảng dạy cách linh hoạt làm cho giảng trở nên phong phú, lôi học sinh hăng say tham gia nghiên cứu nhiều Vấn đề khơng có nghĩa phải thay đổi hồn tồn vấn đề có mà cách tiếp cận vấn đề theo phương pháp khác nhẹ nhàng hơn, đưa số nhận xét mà sách giáo khoa không đề cập tới, thân ta lại thấy cần thiết cho học sinh giải tập Hoặc vận dụng kiến thức liên mơn để giải tình mơn học giảng dạy Các tập nên khai thác cách cặn kẽ hướng học sinh tìm tòi khai thác tập dang, tránh tình trang dạng giáo viên thay đổi vài số liêu học sinh nhận tốn nữa, dẫn đến tượng lặp lặp lại dang mà học sinh vẩn giải cách triệt để dang tốn Như việc dạy, học xoay quanh việc đào tạo thợ giải tốn mà khơng phát triển trí tuệ, khơng trang bị cho học sinh phương pháp tư khoa học Trong chương trình Vật lí THCS- điện học phần kiến thức quan trọng Tuy trình học làm tập đa số học sinh lúng túng việc giải tập phần điện mơn vật lí làm tập với sơ đồ mạch điện không tường minh có mắc thêm ampe kế vơn kế Một số nguyên nhân khiến học sinh gặp khó khăn là: - Chưa biết cách vẽ sơ đồ; phân tích mạch điện ,chuyển sơ đồ mạch điện phức tạp thành mạch đơn giản để giải chúng - Đặc biệt hơn, chưa nắm vai trò ampe kế vơn kế mạch điện, ampe kế, vôn kế mắc vào đoạn mạch đo cường độ dòng điện đâu, đo hiệu điện hai đầu đoạn mạch nào? Với mục đích hình thành cho học sinh kĩ giải số dạng tập phần điện học Với kinh nghiệm qua nhiều năm dạy học nghiên cứu chương trình Vật lí bậc trung học sở; đúc rút kinh nghiệm với tên gọi đề tài là: “ Hướng dẫn học sinh giải số dạng tậpVật lí THCS phần điện học” Mong muốn sáng kiến tạo u thích mơn học; gây hứng thú học tập mơn Vật lí cấp học cấp học Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.1: Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu học sinh cấp trung học sở, học sinh từ khối lớp đến khối Các dạng tập nghiên cứu tập quang học sách giáo khoa mở rộng nghiên cứu dạng tập tham khảo 1.2: Phạm vi nghiên cứu Hướng dẫn giải số dạng tập vật lí THCS phần điện học; đồng thời giới thiệu số tập tương tự để học sinh tự giải sau học chuyên đề có đề tài Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 3.1: Mục tiêu: Nghiên cứu sở lý luận đổi phương pháp, tìm lời giải cho tập vật lý có tính đặc trưng mơn học, đặc biệt dạng tập sâu vào chất tượng vật lý, tập vận dụng kiến thức liên môn Phát triển dạng tập từ dễ đến khó tạo thành chuổi, nhằm mục đích rút ngắn thời gian nghiên cứu, kích thích tìm tòi sáng tạo lòng đam mê học sinh môn học 3.2: Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu để phục vụ cho công tác giảng dạy môn vật lý trường THCS, phục vụ cho việc nâng cao kiến thức cho giáo viên học sinh, bổ trợ phục vụ cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi cấp THCS Giả thuyết khoa học - Nếu kiến thức mà học sinh học môn vật lý, thêm vào giáo viên bổ sung trang bị thêm số kiến thức cần thiết bổ trợ cho việc giải dạng tập khó phát triển thành chuỗi dạng tập dang, biết vận dung linh hoạt kiến thức liên môn giải dạng tập học sinh dễ sâu trình học mơn vật lý Đặc biệt q trình sâu tìm tòi lời giải tốn khó, góp phần nâng cao lực học tập tìm tòi phương pháp giải dạng tập vật lý khó - Đối với giáo viên việc tìm điểm mới, phát triển dạng tập nhằm bổ sung nâng cao kiến thức cho học sinh rút gọn thời gian nghiên cứu điều cần thiết, ngồi giúp họ dễ sâu tìm tòi nghiên cứu dạng tập vật lý, dễ dàng trình truyền thụ cho học sinh kiến thức vật lý, dạy trở nên phong phú hơn, mượt mà làm cho học sinh thích thú mơn học Cũng dùng sáng kiến việc nghiên cứu chương trình bồi dưỡng cho học sinh giỏi Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu luật giáo dục đổi chương trình sách giáo khoa, đổi phương pháp dạy học, đổi kiểm tra đánh giá, vận dụng kiến thức liên môn giải tình thực tiển - Các tài liệu lý luận dạy học, phương pháp dạy học tích cực môn vật lý - Nghiêm cứu sách giáo khoa, sách giáo viên tài liệu tham khảo khác - Phương pháp đánh giá học sinh qua dạng tập, so sánh với phương pháp khác để thấy tiến học sinh - Nghiên cứu thực trạng dạy học vật lý trường học sở Dự báo đóng góp đề tài - Trong q trình nghiên cứu đề tài tơi tìm hiểu thấy khó khăn học sinh việc tiếp thu kiến thức vật lý, làm cho học sinh ngày xa rời môn học - Đối với giáo viên hướng dẫn học sinh làm dạng tập nghiên cứu giảng dạy bám chặt sách giáo khoa mà chưa dám tìm hiểu sâu vấn đề nhằm bổ sung kiến thức cho học sinh làm cho dạy trở nên phong phú tạo đam mê cho học sinh học Vì giảng dạy tiết dạy trở nên khô cứng dẫn đến nhàm chán cho học sinh - Khi nghiên cứu đề tài muốn giáo viên nên định hướng lại phương pháp giảng day không nên cứng nhắc, xem sách giáo khoa tất pháp lệnh mà chưa mạnh dạn đổi - Ngồi đề tài vận dụng linh hoạt kiến thức hình học xử lý dạng tập vật lý giúp giáo viên THCS định hướng nghiên cứu tìm thêm tài liệu cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi B.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Qua việc giảng dạy mơn Vật lí trường nhiều năm, nhóm đối tượng khác nhau: Nhóm học sinh đại trà; học sinh giỏi trường; ôn thi học sinh giỏi Tôi thấy để học sinh tiếp thu nhanh với dạng tập đề tài, phân đề tài thành hai chuyên đề: Chuyên đề 1: Mạch điện tương đương Chuyên đề 2: Mạch điện có ampe kế, vơn kế lí tưởng ( khơng) I CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI: 1) Giới thiệu kiến thức mạch điện a) Định luật Ôm Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện hai đầu dây tỉ lệ nghịch với điện trở dây U  Trong đó:  R I  Hiệu điện thế, đơn vị Vôn (V) Điện trở dây dẫn, đơn vị Ơm ( Ω ) Cường độ dòng điện, đơn vị Ampe (A) b)Định luật Ôm cho đoạn mạch: U Hệ thức: I = R Đoạn mạch nối tiếp ( viết tắt: nt) A  R1 C R2 Đoạn mạch song song ( kí hiệu: // ) R1 B  R1 R2 có điểm chung.Ta có: I = I1 = I2 U = U1 + U2 ● A R2 R1 R2 có điểm chung Ta có: ● B R = R1 + R2 U R R 1 U = R ⇒ U = R + R U 2 U2 = R2 U R1 + R2 I = I1 + I2 U = U1 = U2 1 I R R R R = R + R ⇒ R = R + R 2 R 2 I = R ⇒ I = R + R I 1 R I = R + R I 2) Vai trò ampe kế, vôn kế sơ đồ mạch điện * Vai trò ampe kế - Nếu ampe kế lí tưởng ( RA = 0), sơ đồ mạch điện có vai trò dây nối - Khi mắc ampe kế vào mạch, ampe kế dòng điện qua mạch chứa - Khi mắc ampe kế song song với đoạn mạch đoạn mạch khơng có dòng điện qua Khi ampe kế có vai trò dây dẫn, đoạn mạch bị nối tắt vẽ lại mạch điện để khảo sát -Khi ampe kế riêng đoạn mạch dòng điện qua tính qua dòng điện liên quan hai đầu nút ta mắc ampe kế - Nếu ampe kế có điện trở ta coi điện trở mắc vào mạch điện * Vai trò vơn kế - Nếu Vơn kế lí tưởng ( RV vô lớn) vôn kế mắc song song với đoạn mạch coi dòng điện qua vơn kế khơng, khơng tính đến Vơn kế hiệu điện hai đầu đoạn mạch mà mắc vào - Khi mắc vôn kế nối tiếp với điện trở điện trở coi dây nối vôn kế - Nếu điện trở vôn kế hữu hạn sơ đồ mạch điện vơn kế coi điện trở Vôn kế giá trị hiệu điện hai đầu nó, hiệu điện hai đầu đoạn mạch mắc song song với ( UV = IvRv) 3) Một số lưu ý giải tập a) Đọc kĩ bài, tìm hiểu kĩ câu, chữ, tóm tắt, đổi đơn vị đo cho phù hợp b) Phân tích sơ đồ mạch điện ( phân tích cấu trúc) Tìm mối liện hệ phần tử có mạch để biến đổi sơ đồ mạch điện tương đương cần Các điểm nối với dây dẫn, cơng tắc K, ampe kế có điện trở khơng đáng kể; chập lại với vẽ lại mạch điện để tính tốn c) Lựa chọn cơng thức hợp lí, biết thiết lập phương trình, hệ phương trình, phương trình bậc hai cách giải phương trình Nhiều tốn trình bày dạng biểu thức sau thay số vào d) Kiểm tra biện luận: Kiểm tra lại giá trị tính tốn, so sánh điều kiện (nếu có) Sau trình bày số kiến thức lí thuyết cho học sinh, tiến hành triển khai chuyên đề 1; sau triển khai chuyên đề II CÁC BIỆN PHÁP MỚI Đà THỰC HIỆN ĐỂ GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI: Chuyên đề 1: Mạch điện tương đương R4 1/ Nhận xét chung: - Đối với mạch điện phức tạp, khơng đơn giản mà phân tích cách mắc phận mạch điện Vì vậy, để giải tốn, bắt buộc phải tìm cách mắc lại để đưa mạch điện tương đương đơn giản Nhớ rằng, điểm nối với dây dẫn, ampe kế có điện trở khơng đáng kể điểm có điện thế, ta gộp lại (chập lại) Khi vẽ lại mạch điện, ta mạch điện tương đương dạng đơn giản - Phân tích cách mắc phận mạch điện bước quan trọng, giúp ta thực u cầu tốn tránh sai sót Cuối cùng, ta áp dụng tính chất hệ định luật Ôm loại đoạn mạch nối tiếp song song 2/ Các tập thí dụ cụ thể Thí dụ 1: Cho sơ đồ mạch điện mắc sơ đồ hình vẽ A B R1 Biết R1 = 6Ω; R2 = 3Ω; R3 = 8Ω; R4 = 4Ω Khi đoạn mạch mắc vào nguồn điện, R2 ampe kế 3A a/ Tính hiệu điện nguồn điện R3 D b/ Tính dòng điện qua R1 R2 A C Ơ Bài giải: Bước 2: Thực giải: - Mạch điện vẽ lại tương đương sau: A B R1 R1 R3 A R4 Hướng dẫn: Với việc lần giải toán mạch điện hỗn hợp này, học sinh lúng túng việc phân tích mạch điện Vì vậy, sau giáo viên cung cấp việc chập điểm nối với dây dẫn, ta yêu cầu học sinh quan sát kĩ sơ đồ nhận xét cách mắc * Nhận xét: Ta thấy điểm A D nói với dây dẫn có diện trở khơng đáng kể, nên chúng có điện ta chập lạ thành điểm Như hai điểm A B có - Mạch điện mắc: R1 // R2 // (R3 nt R4 ) Gọi I1, I2, I3,4 dòngƠ điện qua điện trở R1, R2, R3 R4 a/ Hiệu điện hai cự nguồn điện hiệu điện hai mạch rẽ chứa R R4 Ta có: UAB = I34.R34 = I34(R3 + R4) = 3(8 + 4) = 36(V) đoạn mạch mắc song song gồm mạch rẽ Mạch rẽ thứ chứa R1, mạch rẽ thứ hai chứa R2, mạch rẽ thứ ba chứa R3 R4 b/ Cường độ dòng điện qua R1 R2 : U 36 AB I = R = = 6( A) I2 = U AB 36 = = 12( A) R2 ĐS: U = 36V; I1 = 6A; I2 = 12A Thí dụ 2: Cho mạch điện có sơ đồ cách mắc hình vẽ Biết: R1 = 6,5Ω; R2 = 6Ω; R3 = 12Ω; R4 = 10Ω; R5 = 30Ω Ampe kế 2A Tính: A a/ Hiệu điện cực nguồn điện b/ Cường độ dòng điện qua điện trở B R2 A R3 C D R5 + R1 Hướng dẫn: Khi học sinh quan sát sơ đồ mạch điện, khó để phân tích cách mắc phận mạch điện, ta yêu cầu học sinh quan sát nhận xét sơ đồ cách mắc *Nhận xét Ta thấy hai điểm B C nối với dây dẫn có điện trở khơng đáng kể Do đó, ta chập hai điểm lại với Khi đoạn mạch AC đoạn mạch CD hai đoạn mạch mắc nối tiếp, đoạn mạch lại có điện trở mắc song song Như vậy, mạch điện gồm: Hai đoạn mạch mắc song song AC CD măvs nối tiếp với nối tiếp với điện trở R1 mắc vào nguồn điện R4 - Bài giải: - Mạch điện vẽ lại tương đương sau: A A R4 R2 D C R5 R3 R1 + - - Mạch điện : R1 nt {(R2 // R3) nt (R4 // R5)} a/ Điện trở tương đương mạch AC : 1 R2 + R = + = RAC R2 R3 R2 R3 ⇒ R AC = R2 R3 6.12 72 = = = 4(Ω) R2 + R3 + 12 18 Điện trở tương đương đoạn mạch CD là: 1 R4 + R = + = RCD R4 R5 R4 R5 ⇒ R CD = R4 R5 10.30 300 = = = 7,5(Ω) R4 + R5 10 + 30 40 Điện trở toàn mạch là: R = R1 + RAC + RCD = 6,5 + + 7,5 = 18(Ω) Vậy hiệu điện hai cực nguồn điện là: U = I.R = 2.18 = 36(V) b/ Cường độ dòng điện qua R1 I1: I1 = I = 2(A) Cường độ dòng điện qua R2 R3 I2 I3 : R I 12 Ta có : I = R = = ⇒ I = 2.I3 Mà : I2 + I3 = I = 2A (2) Kết hợp (1) (2), ta có : I2 = (1) (A)và I3 = (A) 3 Cường độ dòng điện qua R4 R5 I4 I5: R I 30 Ta có : I = R = 10 = ⇒ I4 = 3.I 5 Mà: I4 + I5 = I = 2A (4) Kết hợp (3) (4) :I4 = (3) (A) I5 = (A) 2 Thí dụ 3: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Các điện trở có giá trị r = 15Ω Dây nối ampe kế có điện trở khơng đáng kể Khi mắc mạch điện vào nguồn điện ampe kế 2A Tính: a/ Điện trở tương đương tồn mạch AB b/ Hiệu điện hai cực nguồn điện D A + A C r E F r r H r r I K - B G Hướng dẫn: Với mach điện này, học sinh chưa tiếp cận lần dễ gây cho học sinh chán nản bỏ Song với việc chập + A em A điểm có điện mà tiếp cận lại gây cho em tò mò muốn thử sức * Nhận xét: Ta thấy điểm A, C, D, F, I nối với dây dẫn ampe kế có điện trở khơng đáng kể nên chúng có điện Bài giải: - Mạch điện vẽ lại tương đương sau: r r r r r - Mạch điện mắc: R1 // R2 // R3 // R4 // R5 a/ Điện trở tương đương toàn mạch AB là: 10 - B 1 1 1 = + + + + R AB R1 R2 R3 R4 R5 Do đó, ta chập điểm lại làm nối với dương nguồn Tương tự vậy, điểm E, G, H, K, B ta chập lại làm nói với âm nguồn Như hai đầu điện trở này, đầu nối với cực dương, đầu nối với cực âm nguồn điện, nghĩa mạch điện AB gồm điện trở mắc song song với = 1 1 r 15 + + + + = ⇒ R AB = = = 3(Ω) r r r r r r 5 b/ Hiệu điện hai cực nguồn điện là: UAB = I.RAB = 2.3 = 6(V) RAB = 3(Ω) ; UAB = 6(V) ĐS: Thí dụ 4: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Các điện trở có giá trị r = 49 Ω Dây nối có điện trở khơng đáng kể Tính điện trở tương đương toàn mạch C D R1 E R2 R3 F F R4 + A - B K R7 I Hướng dẫn: Với mạch điện phức tạp này, học sinh sau làm quen với phương pháp quan sát để nhận điểm nối với dây dẫn chập lại để làm rõ cách mắc phận mạch điện *Nhận xét: Quan sát sơ đồ mạch điện, ta thấy điểm A, C, I, E, G nối với dây dẫn có điện trở khơng đáng kể Vì vậy, điểm có điện thế, ta chập lại làm mắc phía cực dương nguồn điện, tương tự ta chập điểm B, K, D, H, F lại làm mắc phía cực âm nguồn R6 G R5 H Bài giải: - Mạch điện vẽ lại tương đương R1 sau : R2 R3 + A R4 B R5 R6 R7 - Mạch điện mắc: R1 // R2 // R3 // R4 // R5 // R6 // R7 Điện trở tương đương toàn mạch là: R AB 11 = 1 1 1 + + + + + + R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 1 1 1 1 = + + + + + + = R AB r r r r r r r r r 49 ⇒ R AB = = = (Ω ) 7 ⇔ 3/ Một số tập áp dụng Bài tập 1: Tính điện trở tương đương đoạn mạch AB hình vẽ , nếu: a/ K1, K2 mở R1 R3 R2 b/ K1 mở, K2 đóng M K2 N A B c/ K1 đóng, K2 mở d/ K1, K2 đóng R4 Cho R1 = 2Ω; R2 = 4Ω; K1 R3 = 6Ω; R4 =12Ω; điện trở dây nối không đáng kể ĐS: a/ K1, K2 mở: RAB = 12Ω; b/ K1 mở, K2 đóng: RAB = 4Ω c/ K1 đóng, K2 mở: RAB = 1,2Ω;d/ K1, K2 đóng: RAB = 1Ω Bài tập 2: Tính điện trở RAB, RAG theo mạch điện vẽ hình Biết đoạn có điện trở R H C A B A D ĐS: RAB = G C D 2R ; RAG = F E B 5R C Bài tập 3: Có mạch điện hình vẽ : Biết R1 = R3 = R4 = 4Ω; R2 = 2Ω; U = 6V a/ Khi nối A D vơn kế vơn kế ? Biết vơn kế có điện trở lớn b/ Khi nối A D ampe kế ampe kế ? Biết điện trở ampe kế nhỏ Tính điện trở tương đương mạch trường hợp ĐS: UV = UAD = 5,14V; IA = 2,25A R1 R2 R3 D A R4 B + U - Chun đề 2: Mạch điện có ampe kế, vơn kế lí tưởng ( khơng) 1/ Các tập thí dụ cụ thể Ví dụ 1: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: Vơn kế 36V, ampe kế 3A R1 = 30 Ω ● + M a) Tính điện trở R2 12 R1 A1 - A R2 ● N b) Tính số ampe kế A2 V Hướng dẫn: Chú ý đề khơng nói máy đo lí tưởng, ampe kế cường độ dòng điện qua mạch mà mắc vào, vơn kế hiệu điện hai đầu đoạn mạch MN hai đầu R1, R2.Và mạch có dạng: R1// R2 U 1 Bài giải: a) Điện trở tương đương đoạn mạch MN là: R= U V 36 = =12 (Ω) IA 1 1 1 Từ công thức : R = R + R ⇒ R = R − R 1 => V a) R = I ⇒ mà R = R + R ⇒ R2 A b) Tính I1 tính I2 = I – I1 1 1 = − = ⇒ R2 = 20 (Ω) R2 12 30 20 b) Số ampe kế A1 : I1 = U1 UV 36 = = = 1,2 ( A) R1 R1 30 Số ampe kế A1 : I2 = I – I1 = – 1,2 = 1,8 (A) R1 Ví dụ 2: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẻ + Các điện trở R1 = 25 Ω ; R2 = 75 Ω Các ampe kế ● A có điện trở khơng đáng kể, ampe kế A1 A A1 ● B R2 giá trị 1,5A Xác định số ampe kế A Hướng dẫn: Bài giải: I R2 Áp dụng công thức: I = R ⇒ I2 1 1 Do R1// R2 nên ta có : I = R ⇒ I2 = R 2 Từ I = I1 + I2 số ampe kế A I = R I R 1,5.25 = 0,5 ( A) 75 Vậy số ampe kế A là: I = I1 + I2 = 1,5 + 0,5 = (A) Ví dụ 3: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: UMN = 18V, R1 = R3 = 12 Ω , R2 = Ω Điện trở dây nối ampe kế không đáng kể, Tìm số ampe kế 13 + A1 ● M A R1 R3 A2 R2 ● N Hướng dẫn: U Ta có : U = U3 => I2 = R => số ampe kế A2 U 12 U Do R12 = R1 + R2 => I1 = R = R 12 12 => số ampe kế A1 Vậy I = I1 + I2 =>số ampe kế A Bài giải: Số ampe kế A2 là: U U3 18 = 1,5 ( A) I2 = R = R = 12 3 Điện trở tương đương đoạnu mạch gồm R1, R2 là: R12= R1 + R2 = 12 + = 18 ( Ω ) Số ampe kế A1 là: U U 12 18 I1 = R = R = =1( A) 18 12 12 Số ampe kế A là: I = I1+I2 =1,5+1 = 2,5(A) Ví dụ 4: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ, nguồn có hiệu điện không đổi 12V a) Điều chỉnh chạy biến trở để vơn kế 6V ampe kế 0,5 A Hỏi + biến trở có điện trở bao nhiêu? b) Phải điều chỉnh biến trở có điện trở để 121 vơn kế 4,5V? 2V A K Rb R V Hướng dẫn: Chú ý đề khơng nói máy đo lí tưởng, ampe kế cường độ dòng điện qua mạch mà mắc vào (dòng điện qua R Rb); vôn kế mắc song song với R nên hiệu điện hai đầu R.( UV = UR) a) R nt Rb => Ub = U – UR = 12 - = 6V Mà: I = Ib = IR = 0,5 A Ub => Rb = I b b) Khi Uv = UR = 4,5V => IR = Ib = I UR UR UR = R (mà R = I = I ) R A Mặt khác: Ub = U – UR Ub Suy ra: Rb = I b Bài giải: Hiệu điện hai đầu Rb là: Ub = U – UR = 12 - = 6(V) Cường độ dòng điện qua biến trở là: I = Ib = IR = 0,5 (A) Điện trở biến trở Ub Rb = I = 0,5 = 12 (Ω) b b) Giá trị điện trở R là: UR UR R = I = I = 0,5 =12( Ω) R A Khi hiệu điện hai đầu R 4,5 V Cường độ dòng điện qua điện trở là: UR 4,5 = 0,375 ( A) IR = I = Ib = R = 12 Hiệu điện hai đầu Rb là: Ub = U – UR = 12 – 4,5 = 7,5(V) Điện trở biến trở lúc U 7,5 b Rb = I = 0,375 = 20 (Ω) b Chú ý: Học sinh giải theo cách 14 khác Ví dụ 5: (Trích 2; trang 10 - Tài liệu ôn thi tuyển sinh vào lớp10 –THPT ; ThS Nguyễn Ngọc Lạc (chủ biên) - Sở GD&ĐT Hà Tĩnh) Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: Ampe kế 0,5A; vơn kế 11,5V Tính điện trở R trường hợp: a)Vơn kế có điện trở vơ lớn R IR b)Vơn kế có RV = 2300 Ω I A+ A -B IV Hướng dẫn: - Vơn kế lí tưởng ( RV vô lớn) vôn kế mắc song song với đoạn mạch coi dòng điện qua vơn kế khơng, khơng tính đến Nó đo hiệu điện hai đầu R - Nếu điện trở vơn kế hữu hạn sơ đồ mạch điện vôn kế coi điện trở Vôn kế giá trị hiệu điện hai đầu nó, hiệu điện hai đầu đoạn mạch mắc song song với ( UV = IvRv ) mạch có dạng: RV // R 1) Khi R V = ∞ ; mạch có R Dễ dàng tính đại lượng 2) Mạch có dạng: RV // R Vận dụng công thức mạch song song ta giải V Bài giải: 1)Vì RV = ∞ => IV = => IR = I U 11,5 Điện trở: R = IV = 0,15 ≈ 76,67 ( A) 2) Cường độ dòng điện qua vơn kế là: I = U V 11,5 = = 0,005( A) = 5( mA) RV 2300 Cường độ dòng điện qua điện trở R là: IR = I – IV = 0,145 (A) R= Ví dụ 6: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ Biết R3 = 2R1 ; vơn kế có điện trở lớn Vơn kế V1 10V, vơn kế V2 12V Tính hiệu điện hai đầu AB UV 11,5 = ≈ 79,31(Ω) IR 0,145 1V R1 + R2 R3 B A 2V Hướng dẫn: Mạch điện có dạng R1 nt R2 nt R3 -Vôn kế V1 hiệu điện hai đầu R1 R2 -Vôn kế V2 hiệu điện hai đầu R2 R3 Do U1 + U2 = 10V U2 + U3 = 12V => U3 – U1 = 2V (1) Do R1 nt R2 nt R3 => I1 = I2 = I3 = I 15 - Bài giải: Theo ta có: U1 + U2 = 10V U2 + U3 = 12V Suy : U3 – U1 = 2V (1) Do R1 nt R2 nt R3 => I1 = I2 = I3 = I Mà R3 = 2R1 => I.R3 = 2I.R1 => U3 = 2U1 (2) Từ (1) (2) suy ra: U1 = 2(V) Mà R3 = 2R1 => U3 = 2U1 (2) Từ (1) (2) tính U1 => UAB = U1 + U23 Hiệu điện hai đầu AB là: UAB = U1 + U23 = + 12 = 14(V) Ví dụ 7: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ Vơn kế có điện trở lớn, dây nối khóa K có điện trở không đáng kể Biết: R1 = Ω , R2 = Ω , R3 = Ω A + UAB = 12V( không đổi) a) Khi K mở, vôn kế bao nhiêu? b) Cho R4 = Ω ; khóa K đóng, vơn kế bao nhiêu? cực dương vôn kế mắc vào điểm nào? c)K đóng; vơn kế 2V Tính R4 Hướng dẫn: a) Khi K mở, dòng điện khơng qua R4 - Vì RV lớn dòng điện khơng qua R3 R4 nên bỏ qua - Sơ đồ mạch điện có R1 nt R2 - R3 coi dây nối vôn kế để đo HĐT hai đầu AM; tức hiệu điện hai đầu R1 U AB Tính : I = I1 = I2 = R => U1 => số 12 V1 b) Khi K đóng: (R1 nt R2) // (R3 nt R4) Tính R34 U AB Tính I3 = I4 = R tính U3 34 Dùng cơng thức: UAM + UMN + UNA = UAM = - UMA Tính được: UMN - Cực dương vơn kế nối với điểm M UMN > - Cực dương vôn kế nối với điểm N UMN < c) Khi K đóng, Vơn kế 2V Trường hợp 1: UMN = UV = 2V Tính U3 =UAN => I3 ; I4 Tính U4 = UNB => R4 Trường hợp2: UMN = UV = - 2V Tính U3 =UAN => I3 ; I4 Tính U4 = UNB => R4 R1 M R2 - B R3 V R4 K N Bài giải: a) Mạch điện có dạng: R1 nối tiếp R2 Điện trở tương đương đoạn mạch AB R12 = R1 + R2 = + = 12 ( Ω ) Cường độ dòng điện qua R1; R2 là: U AB 12 I = I1 = I2 = R = 12 = 1(A) 12 Vậy hiệu điện hai đầu R1 là: U1 = I1.R1 = 1.8 = (V) Cường độ dòng điện qua R3; R4 Vôn kế đo hiệu điện hai đầu điện trở R1 Vậy vôn kế 8V b) Khi K đóng mạch có dạng (R1 nt R2) // (R3 nt R4) Điện trở đoạn mạch gồm R3; R4 R34 = R3 + R4 = + = 10( Ω ) Ta có: I1 = I2 = 1(A) Cường độ dòng điện qua R3; R4 là: U AB 12 I3 = I4 = R = 10 = 1,2 ( A) 34 Do UAM + UMN + UNA = => UMN = -UAM -UNA = - UAM + UAN Với UAM = U1 = 8V; UAN = U3 = I3.R3 = 1,2.6 = 7,2V Vậy UMN = - UAM + UAN = -8 + 7,2 = - 0,8V Suy ra: UNM = 0,8V Cực dương vôn kế nối với điểm N c) Khi K đóng, Vơn kế 2V Trường hợp 1: UMN = UV = 2V Ta có : UR3 = UAN = UAM + UMN = + = 10(V) 16 U R3 10 I3 = I4 = R = = ( A) Suy ra: UR4 = UNB = UAB - UAN = 12 – 10 = 2(V) U R4 2.3 Vậy điện trở R4 = I = =1,2(Ω) Trường hợp 2: UMN = UV = - 2V (UNM = 2V) UR3 = UAN = UAM + UMN = - = 6(V) U R3 Vậy : I3 = I4 = R = = 1( A) U4 = UNB = UAB UAN = 12 – = 6(V) U R4 Điện trở R4 là: R4 = I = = (Ω) Ví dụ 8: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: Biết : R1 = R2 = R3 = 3( Ω ); R4 = ( Ω ) UAB = 9V Mắc vào hai điểm A D Vôn kế có điện trở lớn Xác định số vôn kế V - C + A I1 R I2 R2 * Hớng dẫn giải: - Phân tích mạch điện; vẽ sơ đồ tơng đ+ ơng Vì RV lớn nên mắc Vôn kế vào A A & D nên ta có sơ đồ tơng đơng nh v bờn - Theo sơ đồ, ta có: ((R2 nt R3) // R1) nt R4) Điện trở tơng đơng cđa R2 vµ R3: I4 R B R3 I3 V D - C R4 R1 R3 R2 D R23 = R2 + R3 = + = 6(Ω) R R 3.6 23 Điện trở tơng đơng R1, R2 vµ R3: R123 = R + R = + = 2(Ω) 23 §iƯn trë cđa toàn mạch: R AB = R123 + R4 = + = 3() U AB Dòng điện qua m¹ch : I AB = R = = A → I AB = I = 3( A) AB Hiệu điện hai đầu ®iƯn trë R4 là: U R = I R4 = 3.1 = 3(V ) U AC Ta cã: I = I = R = = 1( A) 23 → U CD = U R = I R3 = 3.1 = 3(V ) Do ®ã: U DB = U R + U R = + = 6(V ) Số vơn kế là: 6V + Chó ý: Häc sinh giải theo cách khác U AC = U AB − U R = − = 6(V ) 17 B Ví dụ 9: Cho mạch điện hình vẽ bên : Cho biết: R1 = 1( Ω ); R2 = ( Ω ); R3 = 2( Ω ) UAB = 12V Vôn kế số khơng a) Tính R4 A + b) Tính cường độ dòng điện qua điện trở R1 R3 C R2 V R4 D B - Hướng dẫn giải: a) Vôn kế số có nghĩa điện điểm C điện điểm D Mạch cầu cân R1 R2 R3 R2 3.2 Ta có: R = R => R4 = R = = 6( Ω ) b) Mạch có dạng (R1 nt R2) // ( R3 nt R4) Cường độ dòng điện qua R1 ; R2 là: U AB 12 U AB 12 I1 = I2 = R + R = = 3(A) 1+ Cường độ dòng điện qua R3 ; R4 là: I3 = I4 = R + R = = 1,5 (A) 2+6 Ví dụ 10 (Trích bài14; trang 17 - Tài liệu ôn thi tuyển sinh vào lớp10 –THPT ; ThS Nguyễn Ngọc Lạc (chủ biên) - Sở GD&ĐT Hà Tĩnh) Xác định số ampe kế mạch hình vẽ đây( hình 15.1) Biết RA = 0; R1 = 30 Ω , R2 = Ω , R3 = 30 Ω , R4 = 15 Ω UAB = 9V Hướng dẫn: Đoạn dây dẫn CD chứa ampe kế có điện trở nên ta chuyển đổi mạch điện cách chập C với D Mạch có dạng (( R3 // R4) nt R2 ) // R1 Tính Rtđ => Tính I1, I2, I3, I4 So sánh cđdđ qua điện trở tìm chiều dòng điện qua nút D để xác định số ampe kế A Bài giải: Mạch điện tương đương có dạng: (( R3 // R4) nt R2 ) // R1 Cường độ dòng điện qua điện trở R1 là; U AB R1 R2 R4 + A = 0,3( A) I1 = R = 30 Điiện trở tương đương R2,R3,R4 là: R3 M D A B C R3 R2 R4 18 C D R3 R4 30.9 R234 = R2 + R + R = + 30 + = 15(Ω) Cường độ dòng điện qua điện trở R2 là; U AB R1 I2 = R = 15 = 0,6( A) 234 Hiệu điện hai đầu R3; R4 U3 = U4 = U – U2 = –I2R2 = – 0,6.5 = 6(V) Cường độ dòng điện qua R3 , R4 là: U3 A + B - I3 = R = 30 = 0,2 A => I4 = I2 – I3 =0,6 – 0,2 = 0,4(A) Nhận xét: Trở lại mạch điện lúc đầu( hình 15.1) Tại nút M thấy I2 = I4 + I3 nên dòng điện qua R3 từ M đến D, Vậy nút D : IA = I1 + I3 = 0,3 + 0,2 = 0,5(A) 3/ Một số tập áp dụng V1 R1 Bài tập 1: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ bên: + Biết UAB = 12V; R1 = Ω ;R2 = Ω ;R3 = Ω A Các vơn kế lí tưởng Tìm số Vôn kếV1 V2 R2 R3 B V2 Bài tập 2: ( Trích đề thi tuyển sinh THPT chuyên lí ĐHQG Hà Nội năm2003) R2 R3 Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ bên: M Biết U = 60V; R1 = 10 Ω ;R2 =R5 = 20 Ω ; V2 R3 = R4 = 40 Ω R4 R5 Vơn kế lí tưởng, bỏ qua điện trở dây nố N Tính số vôn kế R1 - + U Bài tập 3: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ bên: Biết R1 = Ω , R2 = Ω ,R3 = 12 Ω ; U = 6V điện trở dây nối ampe kế không đáng kể Tìm số ampe kế khi: a) K1 ; K2 mở b) K1 mở; K2 đóng c) K1 K2 mở K1 A A R1 1A 1 C 1 1 R2 B D K2 + R3 2A U -2 Bài tập 4: (Trích đề thi HSG Huyện Kỳ Anh năm học 2013-2014) R1 Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ bên: Biết UAB = 30V; R1 = R2 = R3 = 10 Ω 19 K1 R2 R3 Điện trở dây nối ampe kế không đáng kể Tìm số ampe kế A khi: a) Khóa K1 K2 mở b) Khóa K1 mở, khóa K2 đóng c) Cả hai khóa đóng A + K2 A R Bài tập5: Cho mạch điện hình vẽ bên: A + R2 Biết U = 12V; R1 = Ω ; R2 = Ω ;R3 = 12 Ω ; R4 = Ω C a) Tính cường độ dòng điện qua điện trở hiệu điện hai đầu mổi điện trở b) Nối C M vôn kế( có RV lớn) c) Nối C M ampe kế ( RA = 0) ampe kế bao nhiêu? R3 B M BR4 C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I) KẾT LUẬN: Trong trình dạy học, bồi dưỡng học sinh giỏi nhiều năm qua, nghiên cứu thu thập dạng tập trình bày sáng kiến kinh nghiệm : “ Hướng dẫn học sinh giải số dạng tậpVật lí THCS phần điện học” ” với cách hướng dẫn kĩ vấn đề mà học sinh chưa hiểu, dạng tập đưa có tính thứ tự từ dễ đến khó, xếp có lơgic, phân dạng cụ thể, cách giải dạng rõ ràng nên sau học chuyên đề sáng kiến kinh nghiệm này, thấy : - Học sinh cố kiến thức kĩ giải tập mạch điện - Nắm tác dụng ampe kế, vơn kế có mạch điện, biết chúng mắc mạch điện, cách xác định số đo chúng - Kĩ chuyển đổi mạch điện từ phức tạp thành mạch đơn giản để giải tập; nâng lên rõ rệt - Học sinh sau học hiểu nội dung tơi trình bày nên có hứng thú, đam mê học tập mơn vật lí Nhờ vận dụng linh hoạt sáng kiến kinh nghiệm nhiều sáng kiến khác; tạo hứng thú, đam mê học tập mơn Vật lí cho học sinh Tôi nhận thấy dạng tập đề tài thật phong phú, đa dạng; trình nghiên cứu, ứng dụng tơi chưa thể đưa hết được, mong bạn bè đồng nghiệp góp ý bổ sung vào nhiều dạng tập khác nhau, để lượng tập đề tài ngày phong phú hơn, với cách giải thật tối ưu Chắc chắn đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót mong chun mơn cấp góp ý bổ sung để ngày hoàn thiện, nhằm đem lại hiệu cao dạy học II) KIẾN NGHỊ: Tăng cường sinh hoạt chuyên mơn cấp Phòng, cấp Sở để giáo viên có điều kiện trao đổi học hỏi kinh nghiệm , nhằm đáp ứng yêu cầu ngày cao giáo dục 20 Hà Tĩnh ngày 15/10/2016 Phụ lục II Tài liệu tham khảo: Sách 121 tập vật lí nâng cao – PGS-PTS Vũ Thanh Khiết ( chủ biên) Sách 500 tập Vật lí THCS ThS Phan Văn Hoàng – NXB – ĐHQG - TP HCM- 2012 Sách bồi dưỡng học sinh giỏi Chu Văn Biên ( chủ biên) – NXB – ĐHQG – Hà Nội – 2013 Tuyển chọn đề thi học sinh giỏi THCS Nguyễn Đức Tài (chủ biên) – NXB – ĐHSP – Hà Nội – 3012 Tuyển chọn số đề thi HSG – GVG năm qua 21 22 ... luận Kiến nghị: “ Hướng dẫn học sinh giải số dạng tậpVật lí THCS phần điện học ” A.ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Căn vào nhiệm vụ chương trình Vật lí THCS là: Cung cấp cho học sinh hệ thống kiến... dạy học, bồi dưỡng học sinh giỏi nhiều năm qua, nghiên cứu thu thập dạng tập trình bày sáng kiến kinh nghiệm : “ Hướng dẫn học sinh giải số dạng tậpVật lí THCS phần điện học ” với cách hướng. .. tài là: “ Hướng dẫn học sinh giải số dạng tậpVật lí THCS phần điện học Mong muốn sáng kiến tạo yêu thích môn học; gây hứng thú học tập môn Vật lí cấp học cấp học Đối tượng phạm vi nghiên