Giaùo vieân tröïc tieáp giaûng daïy hieän nay maát nhieàu thôøi gian cho vieäc soaïn giaûng ,chuaån bò, söû duïng ñoà duøng daïy hoïc … chöa ñöa ra ñöôïc phöông phaùp giaûi baøi taäp cuï[r]
(1)
SỞ GIÁO DỤC-ĐÀO TẠO PHỊNG GIÁO DỤC TRƯỜNG: THCS
-***** -CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ :
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP:
ĐỊNH LUẬT ƠM-ĐIỆN TRỞ CỦA DÂY DẪN TỔ: TỐN - LÍ NGÀY THỰC HIỆN 12/12/2009
HỌ VÀ TÊN GV:
(2)PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN HỌC
I / LÝ DO :
Xuất phát từ thực tế giảng dạy theo chương trình môn vật lý THCS Với đặt thù môn vật lý việc chuẩn bị ,sử dụng đồ dùng dạy học làm thí nghiệm khơng thể thiếu việc truyền đạt tri thức khoa học cho học sinh Bởi nội dung học hầu hết xuất phát từ việc tổ chức hoạt động thí nghiệm nhóm học sinh , học sinh thu thập thông tin , xử lý thông tin , phân tích , tổng hợp , hình thành nội dung kiến thức
Giáo viên trực tiếp giảng dạy nhiều thời gian cho việc soạn giảng ,chuẩn bị, sử dụng đồ dùng dạy học … chưa đưa phương pháp giải tập cụ thể cho học sinh , giáo viên (giáo viên dạy mơn tốn – lý ) thường khơng đầu tư nhiều thường không quan tâm đến phương pháp giải tập
Việc không đưa phương pháp phương pháp giải tập giáo viên có nhiều nguyên nhân: nguyên nhân chủ quan ( người dạy đầu tư, ngại khó , nhiều thời gian , nhiều công sức hướng dẫn , cháy giáo án tiết dạy , tìm tịi , …) – ngun nhân khách quan (khó bố trí triển khai cho học sinh …)
Việc tổ chức thuận lợi ,kịp thời ,tạo điều kiện cho học sinh tham gia tìm hiểu phương pháp giải tập điều cần thiết hạn chế thiếu sót người dạy nguyên nhân khách quan Mục tiêu chuyên đề giúp giáo viên môn vật lý THCS củng cố phương pháp dạy học đảm bảo “giúp người học nắm vững -vận dụng-nâng cao kiến thức” từ hình thành phát huy tốt phương pháp tự học cho học sinh
II/ NOÄI DUNG
Từ thực tế khảo sát trình dạy học đa biện pháp sau để khắc phục thực trạng:
Phửụng phaựp chung ủeồ giaỷi baứi toaựn vaọt lớ : Để thực giải đợc toán mạch điện cần thực hi ện theo c ỏc bước sau :
- Phải nắm vững kiến thức điện học, đặc biệt kiến thức định luật Ôm, định luật Ôm cho đoạn mạch nối tiếp, định luật Ôm cho đoạn mạch song song
Bước :- Đọc kỹ đề để biết đợc toán cho biết đại lợng điện nào? cần phải tính đại l-ợng điện nào? (v ẽ sơ đồ mạch điện cú, gạch chõn cỏc từ quan trọng,ghi cỏc đại lượng bieỏt vaứ tỡm dạng kớ hiệu vật lớ ).ẹoồi ủụn vũ neỏu coự
Bước : - Phải biết phân tích, nhận xét cách mắc phần tử điện mạch điện Tức xác định đợc phần tửđiện mắc nh nào? (mắc nối tiếp hay mắc song song), để chia mạch điện đoạn mạch nhỏ
Viết c ác công thức li ên quan đến đ ại l ượng c ần t ính
Bước :Giaỷi :Á p dụng cõng thửực định luật Ơm moọt caựch caồn thaọn,chớnh xaực cho đoạn mạch để tính tốn đại lợng điện cần tìm
(Đ ối v ới hs kh ỏ ,gi ỏi: Khi thực giải cú thểbiến đổi biểu thức áp dụng chứa đại lợng điện chữ đến biểu thức cuối (tức rút đợc đại lợng điện cần tìm biểu thức chứa chữ) thực thay số để tính tốn Phải cẩn thận, tỉ mỉ biến đổi tính tốn.)
Bước :- Kiểm tra lại ,biện lu ận kết tìm đợc Khi kiểm tra kết cần ý:
+ Các đại lợng điện không âm nên tính tốn ta đợc kết số âm phải kiểm tra lại việc vận dụng biểu thức ,cách biến đổi, cách tính tốn để phát sai sót
+ Nếu kiểm tra cách tính toán, biến đổi vận dụng biểu thức loại bỏ kết đổi lại tên gọi đại lợng điện
Ví dụ: Ta tính đợc kết sau:
UAB = - V đổi lại UBA = 4V IAB = - 1A đổi lại IBA = 1A R = -3 Ω loại …
(3)- Điều quan trọng phải tạo môi trờng bầu không khí học tập vui vẻ cho học sinh trình vận dụng kiến thức vào giải tập Muốn giáo viên phải có chuẩn bị đầy đủ, xác; cân nhắc kỹ câu hỏi, lời gợi ý để học sinh tham gia việc xây dựng phơng pháp giải cách tích cực Phải trân trọng ý kiến, đề xuất em không đợc châm biếm, tránh phủ nhận cách đốn; thực ý kiến sai lầm em có nhiều khía cạnh tốt mà khai thác để giáo dục em từ sai lầm buộc em phải ý tranh luận Từ kích thích đợc tính tự giác, tính tích cực em dịp để giáo viên rèn óc sáng tạo cho em q trình giải tập
A.
Hệ thng kin thc: 1.1- Định luật Ôm:
a) Ni dung định luật: Cờng độ dòng điện dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện hai đầu dây tỉ lệ nghịch với điện trở dây
b) BiÓu thøc: I=U
R => U=I.R ; R= U
I
* Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cờng độ dòng điện vào hiệu điện đờng thẳng qua gốc toạ độ (U = 0, I = 0), ( hay gọi đặc tuyến Vôn - Ampe.)
1.2- Định luật Ôm cho đoạn mạch: a) Đoạn mạch điện mắc nối tiếp:
* Xét đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiÕp víi A R1 C R2 B
H1
+ TÝnh chÊt: R1 vµ R2 chỉcã mét ®iĨm chung
IAB = IAC = ICB hay I=I1=I2 (1.1)
UAB = UAC + UCB hay U=U1+U2 (1.2) RAB = RAC + RCB hay R=R1+R2 (1.3) + HƯ qu¶: U1
U2 =R1
R2
(1.4) Chó ý: U1=I1.R1=I.R1=U
R R1=U R1 R1+R2
(1.5) U2=I2R2=IR2=U
R R2=U R2 R1+R2
(1.6) Tõ hƯ qu¶: U1
U2
=R1 R2
NÕu R2 = Theo (1.5) ta thÊy U2 = U1 = U lúc điểm B C hình trùng (cùng điện thế)
NÕu R2=∞ (R2 rÊt lín) th× U1 = ; U2 = U
* Đối với đoạn mạch gồm n điện trở mắc nối tiếp Ta có tÝnh chÊt I=I1=I2=I3=…=In
U=U1+U2+U3+…+Un
R=R1+R2 +R3 +…Rn b) Đoạn mạch mắc song song:
*Xét đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song R1
A B I(A)
(4)R2
H.2 * TÝnh chÊt: R1 R2 có hai điểm chung
Ta có:
U = U1 = U2 (2.1) I = I1 + I2 (2.2)
Rtd= R1+
1
R2 (2.3)
HƯ qu¶: I1
I2 =R2
R1
(2.4)
* Chó ý: I1=U1 R1
=U R1
= I.R1.R2 R1(R1+R2)=I
R2 R1+R2
(2.5)
2
2
2 2 2
( )
U U I R R R
I I
R R R R R R R
(2.6) Tõ hƯ qu¶: I1
I2 =R2
R1
Nếu: R2 = theo (2.5) (2.6) ta cã: I1 = ; I = I2
=> sơ đồ H.2 hiệu điện hai điểm AB không: UAB = Nếu R2=∞ ( lớn) I2 = ; I1 = I
Khi R2 rÊt lín so víi R1 khả (tính) cản trở dòng điện vật dẫn lớn nên ta coi dòng điện không qua R2
* Đối với đoạn mạch gồm n điện trở mắc song song Ta cã nh÷ng tÝnh chÊt
U = U1 = U2 =U3 =… = Un
I = I1 + I2 + I3 + … + In R1 td
= R1+
1 R2+
1 R3+ +
1
Rn 1.3- Mét sè chó ý:
- Trong mạch điện điểm nối với dây nối (hoặc Ampe kế) có điện trở khơng đáng kể đợc coi trùng Khi ta vẽ lại mạch điện để tính tốn
- Nếu tốn khơng có ghi đặc biệt ta coi RA≈0 ; RV≈
- Khi giải toán với mạch mắc hỗn hợp nên tìm cách phõn tớch đa tốn
B Bài tập vận dụng:
Baứi 1: Một boựng đèn có điện trở 10 đợc nối với nguồn điện coự hiệu điện 12 V Hoỷi cửụứng ủoọ dòng điện chạy qua đèn bao nhieõu ?
(Học sinh cần thực theo bước nêu trên) Tóm tắt
R=10 U=12 V Tính I =?
Giải :
Cửụứng ủoọ dòng điện chạy qua đèn : Tửứ I=UR =
12
10= 1,2 A
Baøi
2 : Cho mạch điện hình vẽ Biết UAB=12V, R1=4Ω R2=8Ω
(5)Học sinh thực theo bước
Bước :(Bước cá nhân học sinh tự đọc ,suy nghĩ ,thực , phải nói , phải
viết phần tóm tắt )
Đọc kỹ đề biết đợc toán cho biết đại lợng :R thaứnh phần,U toaứn mách cần phải tính đại l-ợng Rtủ ?(a) I1,I2,U1,U2 ?(b)
Bước :(Bước học sinh thực giấy nháp)
- Phân tích, nhận xét cách mắc phần tử điện mạch điện Tức xác định đợc
R1, R2 m¾c nối tiếp
Viết công thức liên quan đến đại lượng cần tính : R=R1+R2
I=I1=I2=U/Rtđ U1=I1.R1 U2=I2.R2
Bước : Á p dụng định luật ôm cho đoạn mạch để tính tốn đại lợng điện cần tìm Giaỷi :
a/Ñiện trở tương đương mạch:
1
td
R R R
=4+8=12 Ω
b/ số Ampe kế chạy qua điện trở
I=I1=I2=U/Rtñ =12/12=1 A
Hiệu điện hai đầu điện trở :
U1=I1.R1=I.R1=1.4= 4V U2=I2.R2=I.R2=1.8= 8V
Bước :- Kiểm tra lại ,biện luận kết tìm đợc: a/R1Rtd R2=12-8=4 Ω
b/U1+U2=4+8=12V(đúng theo đề cho)
Bài
3 : Cho mạch điện hình vẽ R1=10 Ampe kế A1 1,2A ampe kế A 1,8A
a, Tính hiệu điện UAB đoạn mạch?
b, Tính điện trở R2?
Học sinh thực theo bước
Bước Đọc kỹ đề biết đợc tốn cho biết đại lợng :R thaứnh phần, I1,I toaứn mách cần phải
tính đại lợng hieọu ủieọn theỏ UAB cuỷa ủoaùn maùch?(a) R2 ?(b)
A
A1 R R
K +
-Tóm tắt: UAB=12V
R1=4Ω
R2=8Ω
Tính a/ Rtđ ? b/ I1,I2, U1,U2?
Tóm tắt: R1=10Ω
I1=1.2 A
I=1.8 A
(6)Bước :Phân tích, nhận xét cách mắc phần tử điện mạch điện Tức xác định đợc
R1, R2 m¾c song song
Viết c ác cơng thức li ên quan đến đ ại l ượng c ần t ính :
U U I1.R1
R2=U2/I2= U/I2 I2=I-I1 Hoặc R1
td
= R1+
1
R2 =>R2 =… Rtñ=U/I=…
Bước : Á p dụng định luật ôm cho đoạn mạch song song để tính tốn đại lợng điện cần tìm Giaỷi :
a/Hiệu điện UAB đoạn mạch
U U
I1.R1=1.2x10=12 V b/ Điện trở R2?
I2=I-I1=1.8-1.2=0.6 A
R2=U2/I2= U/I2=12/0.6=20 Ω Cách khác:
Rtđ=U/I=12/1.8=6.67 Ω
1 2
1
1
1 1 1
10.6,67 10 6,67
td td
td td
R R R R R R
R R R
R R
= 20 Ω
Bước :- Kiểm tra lại ,biện luận kết tìm đợc: a/U U2 I2.R2=0,6 20 =12 V
b/
1
1
10.20
10 20 td
R R R
R R
= 6,67 Ω (đúng theo đề cho)
Baøi
4 : Cho mạch điện nh hình vẽ: R2
A R1 C B
(H.3) R3 Biết: R1=4Ω ; R2=10Ω ; R3=15Ω Điện trở Ampe kế không đáng kể
a Tính điện trở tơng đơng tồn mạch
b Biết Ampe kế 0,5 A Tìm cờng độ dịng điện qua điện trở ? c Tính hiệu điện hai đầu đoạn mạch hai đầu điện trở Hoùc sinh thửùc hieọn theo caực bửụực nhử treõn
Bước Đọc kỹ đề biết đợc toán cho biết đại lợng :R thaứnh phần,I toaứn mách cần phải tính đại lợng :Rtủ (a), I1,I2,I3 (b) vaứ hieọu ủieọn theỏ UAB cuỷa ủoán mách? U1,U2,U3?
Tãm t¾t:
(7)a/ RAB = ? b/ I1 ; I2 ; I3 = ?
c/ UAB = ?; U1, U2, U3 = ?
Bước : Phân tích, nhận xét cách mắc phần tử điện mạch điện Tức xác định đợc R2, R3 mắc song song vụựi vaứ chuựng ủửụùc maộc noỏi tieỏp vụựi R1
R1 nt ( R2// R3)
Viết công thức liên quan đến đại lượng cần tính :
2
23
2
R R R
R R
Rtñ= R23+ R1 hay RAB = RAC + RCB I1=I
I2 + I3 = I
3
3
I R
I R
Caùch khaùc : I2=U2/R2 I3=U3/R3
U=I. Rtñ U1=I1.R1 U2=U3= U-U1
Bước : Á p dụng định luật Ôm cho đoạn mạch song song vaứ noỏi tieỏp để tính tốn đại lợng điện cn tỡm
Bài giải
a in tr tơng đơng cuỷa đoạn CB là:
2
23
23 3
1 1 10.15
6
R 10 15
R R R
R R R R
ẹiện trở tơng đơng đoạn mạch AB:
Rtủ= R23+ R1 =6+4=10 Ω b.Cờng độ dòng điện qua điện trở: Ta có: I1 = I = 0,5 (A)
Mặc khaùc :
I2 + I3 = 0,5 (A) (3) I2
I3 =R3
R2 =15
10=
3
2 (4)
Giải hệ ta đợc: I2 = 0,3(A) I3 = 0,2(A) c Tính hiệu điện hai đầu đoạn mạch hai đầu điện trở
U=I. Rtñ=0.5x10 =5 V
U1=I1.R1=0.5x2= V
U2=U3= U-U1= 5-2=3V
(Caùch khaùc :U2 = U3 = I2.R2 = 0,3.10 = 3V U1 = U-U2 = 5-3= 2V
D
¹ng II : Sù phơ thc cđa ®iƯn trë vµo chiỊu dµi, tiÕt diƯn,
vËt liƯu lµm d©y dÉn A Hệ thống kiến thức:
1 Điện trở dây dẫn : nhiệt độ không đổi, điện trở dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài, tỉ lệ nghịch với tiết diện phụ thuộc vào chất vật liệu làm dây dẫn
- Cỏc công thức tớnh đin trở: a Với chiều dài dây dẫn (l) :
1
2
R l
R l (1)
b Với tiết diện (S) đường kính dây dẫn(d) :
2
1 2
2
2 1
R S d
R S d
(8)c Với chiều dài (l), tiết diện dây dẫn (S) vật liệu làm dây(): R=ρ l
S (3)
Trong đó:
l chiều dài dây dẫn tính mét (m)
S tiết diện dây dẫn tính mét vuông (m2) điện trở suất tính Om.mét (m)
R điện trở tính Om ()
2.Biến trở : Biến trở điện trở thay đổi ủửụùc trũ soỏ điện trở noự, nhằm điều chỉnh cờng độ dòng điện qua mạch
KÝ hiÖu:
* Phương pháp chung để giải : cÇn thực hi ện theo c ác bước sau :
Phải nắm vững kiến thức vỊ phụ thuộc điện trở (R )với chiều dài (l), tiết diện dây dẫn (S) vật liệu làm dây():
Bước :- Đọc kỹ đề để biết đợc toán cho biết đại lợng điện nào? cần phải tính đại lợng điện nào? (vẽ hỡnh cú, gạch chõn cỏc từ quan trọng,ghi cỏc đại lượng bieỏt vaứ tỡm dạng kớ hiệu vật lớ ) ẹoồi ủụn vũ (neỏu caàn)
Bước :- Ph¶i viếtđược cơng thức liên quan đến đại lượng cần tính Trong số trường hợp nên : lập tí số
2
R R
Bước :Giaỷi :Á p dụng caực coõng thửực (1),(2),(3) moọt caựch caồn thaọn,chớnh xaực để tính tốn đại lợng điện cần tìm
(Đ ối v ới hs kh ỏ ,gi ỏi: Khi thực giải cú thểbiến đổi biểu thức áp dụng chứa đại lợng điện chữ đến biểu thức cuối (tức rút đợc đại lợng điện cần tìm biểu thức chứa chữ) thực thay số để tính tốn Phải cẩn thận, tỉ mỉ biến đổi tính tốn.)
Bước :- Kiểm tra lại ,biện luận kết tìm đợc Khi kiểm tra kết cần ý:
+ Các đại lợng : chiều daứi (l), tieỏt dieọn cuỷa dãy dn (S) vaứ vaọt lieọu laứm dãy() khơng âm nên tính tốn ta đợc kết số âm phải kiểm tra lại việc vận dụng biểu thức ,cách biến đổi, cách tính tốn để phát sai sót
+ Nếu kiểm tra cách tính tốn, biến đổi vận dụng biểu thức loại bỏ kết Ví dụ: Ta tính đợc kết sau:
R = -3 Ω , l = - 1m loại B Baứi taọp vaọn duùng:
Baứi
1 : Hai dây nhôm có tieỏt dieọn ,dây thứ hai dài gấp hai lần dây thứ Dây thứ có điện trở 2, dây thứ hai có điện trở bao nhieõu ?
(Học sinh cần thực theo bước nêu trên) Tóm tắt
l2=2l1
R1=2
Tính R2=?
Giải :
ĐiƯn trë dây thứ hai : T
1
2
R l R l =>
1 2
1
R l R
l
= 2.(2) = 4 Baøi
2: Hai dây đồng có chiều dài Dây thứ có tiết diện mm2 điện trở 8,5
Dây thứ hai có tiết diện 0,5 mm2.Tính điện trở dây thứ hai ?
Tóm tắt Giải :
(9)S1= mm2
R1=8,5 S2= 0,5 mm2
Tính R2=?
Từ
1
2
R S
R S =>
1
2
R S R
S
= 8,5.( 5/0,5) = 85
Baứi 3 : Hai dây đồng có chiều dài, dây thứ có đờng kính gấp hai lần dây thứ hai Điện trở dây thứ hai 20, điện trở dây thứ bao nhieõu ?
Tóm tắt
1
d d =2
R1= 20 Tính R1 =?
Giải :
in trở ca dây thứ : T
2
1 2
2
2 1
R S d
R S d =>
2
2
1
1
R d R
d
= 20.(1/2) 2 =
Baứi 4:Một dây vonfram đợc giữ nhiệt độ 200C, dây có chiều dài 2m tiết diện dây 0,79 mm2 Hỏi điện trở dây bao nhiêu? ( Laỏy =3.14 ẹieọn trụỷ suaỏt cuỷa vonfram laứ 5,5.10-8m)
Toùm taét
l= 2m
S= 0,79 mm2= 0,79.10 -6 m2 =3.14 =5,5.10-8m Tính R=?
Giải :
in trở ca dây dây vonfram : T R=ρl
S = 5,5.10-8.(2/0,79.10-6)= 0,14
Bài 5 : Tính điện trở đoạn dây đồng dài 4m Có tiết diện trịn, đường kính d=1mm.( Lấy =3.14 Điện trở suất đồng =1,7.10-8m)
Học sinh thực theo bước :
Bước :Đọc kỹ đề để biết đợc toán cho biết đại lợng điện nào? cần phải tính đại lợng điện nào? (vẽ hỡnh chổ mang tớnh tửụùng trửng ,ghi cỏc đại lượng bieỏt vaứ tỡm dạng kớ hiệu vật lớ ) ẹoồi ủụn vũ
d=1mm
l =4 m
Bước :- Ph¶i viếtđược cơng thức liên quan đến đại lượng cần tính R=ρl
S S( )r 2.=
2
( ) d
.
Bước :Giaỷi :Á p dụng coõng thửực R=ρSl moọt caựch caồn thaọn,chớnh xaực để tính tốn đại lợng điện cần tìm R
(Đ ối v ới hs kh ỏ ,gi ỏi: c ú thểbiến đổi biểu thức áp dụng chứa đại lợng điện chữ đến biểu thức cuối (tức rút đợc đại lợng điện cần tìm biểu thức chứa chữ) thực thay số để tính tốn.)
Giải :
Tiết diện dây dẫn:
Tóm tắt:
(10)S= (d 2)
2
.= (0,5)2 3,14= 0,785 (mm2) = 0,785.10-6 (m2) Điện trở đoạn dây đồng :
l R
S
=1,7.10-8.
4 0, 785.10
=0,08
Bước :Kiểm tra lại ,kết tìm đợc: thửỷ laùi baống caựch khaực S=
2
2 3
10
.3,14
2
d
= (10-6/4) 3,14= 0,785.10-6 (m2)=> R = 0,08
III / Tham khảo, góp ý thống số vấn đề chung
Qua tham khảo ý kiến đồng nghiệp đánh giáù cao chất lượng thực tế sáng kiến kinh nghiệm Sáng kiến kinh nghiệm thể tính thực thi dễ áp dụng,góp phần nâng cao chất lượng giáo dục Tuy nhiên sáng kiến kinh nghiệm chắn khơng tránh khỏi thiếu sót nên tơi hy vọng nhận nhiều ý kiến đóng góp cho viết thêm phong phú để nâng cao chất lượng dạy học mơn Vật lí Mong trí ,chỉ đạo lãnh đạo nhà trường để sáng kiến kinh nghiệm thực tốt ,đúng thời gian
Bên cạnh cịn phải bao quát lớp trình giảng dạy để kịp thời phát sai phạm em có biện pháp sửa chữa kịp thời Đối với em học yếu, chậm tiến cần quan tâm nhiều hơn, lời động viên, khuyến khích, khen ngợi .là động lực thiếu nhằm lôi em say mê với môn học hơn, tự tin hơn, hạn chế ngại ngùng trong học
Qua trình áp dụng lồng ghép số phương pháp việc giảng dạy cho học sinh kết cho thấy em hiểu tốt , tiến rõ rệt, tỉ lệ học sinh yếu năm học sau giảm so với năm học trước (khoảng từ 30% xuống 10%) Tuy nhiên phương pháp nêu cần phải kết hợp thực đồng tiết lên lớp phải kết hợp chặt chẽ với kỹ khác nhằm tránh cho học sinh tư tưởng xem nhẹ việc học môn
Ngày 10/11/2009 Người viết