SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: CHUYÊN ĐỀ DẠY BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ TRUNG HỌC CƠ SỞ - PHẦN ĐIỆN HỌC

1 SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO QUẢNG NAM PHÒNG GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ TAM KỲ TRƢỜNG THCS CHU VĂN AN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: CHUYÊN ĐỀ DẠY BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ TRUNG HỌC CƠ SỞ - PHẦN ĐIỆN HỌC Họ tên ngƣời thực hiện: TRẦN CÔNG Đơn vị: Trƣờng THCS Chu Văn An Tam kỳ, tháng năm 2015 Tên đề tài: CHUYÊN ĐỀ DẠY BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ THCS – PHẦN ĐIỆN HỌC Đặt vấn đề: Đã từ lâu, công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi (HSG) đƣợc ngành giáo dục địa phƣơng quan tâm đầu tƣ, chất lƣợng HSG môn ngày tăng; nhu cầu học tập, tự tìm hiểu học sinh nhƣ nhu cầu nghiên cứu để bồi dƣỡng HSG giáo viên phụ huynh ngày cao; Do đó, tài liệu phục vụ cho nhu cầu việc cần thiết, môn Vật Lý trung học sở (THCS) Trong trình bồi dƣỡng HSG Vật Lý THCS cấp, thân nhận thấy cần thiết phải viết lại “Chuyên đề bồi dƣỡng HSG Vật Lý THCS” cho gọn bám sát chƣơng trình sách giáo khoa (SGK) phục vụ thiết thực, hiệu cho công tác bồi dƣỡng HSG Vật Lý THCS; với thời gian có hạn nên lần này, thân xin viết chuyên đề “Điện học” theo chu kỳ lần thứ hai kể từ năm học 2011-2012 đến Chuyên đề bao gồm dạng tập điện học Tóm tắt cơng thức phƣơng pháp giải dạng tập bản; số đề tập vận dụng thuộc dạng Qua thực tế, tham gia dạy bồi dƣỡng đội tuyển HSG Vật lý dự thi cấp tỉnh nhiều năm qua, thân tìm phƣơng pháp giải khoa học, ngắn gọn, tốn thời gian thuộc dạng tập Vật lý mà phần chuyên đề lần Cơ sở lý luận: Cùng với đổi phát triển đất nƣớc - Nền giáo dục Việt Nam có biến đổi sâu sắc mục tiêu, nội dung sách GK phƣơng pháp giáo dục, đổi đổi mục tiêu dạy học trƣờng phổ thông THCS Định hƣớng đƣợc thể chế hóa luật giáo dục điều 24.2: "Phƣơng pháp giáo dục phổ thơng phải phát huy tính tích cực tự giác chủ động sáng tạo học sinh; phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học; bồi dƣỡng phƣơng pháp tự học, tự rèn lụyên kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học tập cho học sinh Là giáo viên Vật lý khối THCS, nhận thức đƣợc môn vật lý THCS có vai trị quan trọng kiến thức kĩ có nhiều ứng dụng đời sống kỹ thuật Nó cung cấp kiến thức Vật lý phổ thơng có hệ thống tồn diện, kiến thức phải phù hợp với trình độ hiểu biết đại theo tinh thần kỹ thuật tổng hợp, tạo điều kiện hƣớng nghiệp gắn với sống Nhằm chuẩn bị tốt cho em tham gia vào lao động sản xuất tiếp tục học lên phổ thơng trung học Đồng thời mơn Vật lý góp phần phát triển lực tƣ khoa học, rèn luyện kỹ có tính chất kỹ thuật tổng hợp góp phần xây dựng giới quan khoa học rèn luyện phẩm chất đạo đức ngƣời lao động mới.Việc nắm khái niệm, tƣợng, định luật việc giải tập điện học lớp quan trọng cần thiết Trong thực tế giảng dạy cho thấy, việc giải tập định lƣợng môn Vật lý cấp THCS vấn đề làm cho nhiều học sinh cảm thấy khó ngại làm, đặc biệt tập định lƣợng phần điện học lớp Và khó việc giải tập nâng cao phần điện học này; Chính lý trên, tơi viết lại số kinh nghiệm q trình giảng dạy bồi dƣỡng học sinh giỏi thành “Chuyên đề dạy bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý THCS – phần Điện học” Cơ sở thực tiễn: Trong thực tiễn giảng dạy theo chƣơng trình sách giáo khoa THCS học sinh nắm đƣợc, hiểu vận dụng vào thực tế khái niệm, cơng thức tính, đơn vị, mối quan hệ đại lƣợng, … mức độ đơn giản theo yêu cầu kiến thức, kỹ qui định chƣơng trình Các tập chƣơng trình sách giáo khoa dạng đơn giản, vận dụng công thức từ định luật nhƣ định luật Ơm, định luật Jun-Lenxơ, cơng, cơng suất dòng điện, … với việc đổi đơn vị đại lƣợng vẽ đồ thị mức hiểu biết ban đầu; Trong nội dung chƣơng trình thi học sinh giỏi cấp khơng có qui định mà đề thi lại yêu cầu kiến thức nâng cao, mở rộng với nhiều u cầu kỹ khó nhƣ tính toán, suy luận, vẽ đồ thị, vận dụng nhiều kiến thức sâu rộng mà chƣơng trình học sinh chƣa đƣợc học Thực tế năm qua, trƣờng phải bố trí dạy bồi dƣỡng thời gian ngắn trƣớc cho học sinh dự thi học sinh giỏi cấp; tài liệu giảng dạy nâng cao đƣợc phổ biến, nên cần có kinh nghiệm thiết thực để giáo viên trao đổi kinh nghiệm, xây dựng phƣơng pháp bồi dƣỡng học sinh giỏi đạt hiệu thời gian tới Xuất phát từ thực tế trên, thân muốn ghi lại “ vài kinh nghiệm” phát tổng hợp từ dạng tập phần điện năm qua Nội dung nghiên cứu: CHUYÊN ĐỀ DẠY BỒI DƢỠNG HSG VẬT LÝ THCS – PHẦN ĐIỆN HỌC I PHÂN DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN: Phân dạng: Dạng 1: Bài toán chia dịng Dạng Bài tốn chia Dạng Bài toán mạch cầu Dạng 4: Mạch điện đối xứng Dạng 5: Các toán cực trị Những điểm cần lƣu ý: a Các loại mạch điện thƣờng gặp: - Chỉ có mắc nối tiếp - Hỗn tạp khơng tƣờng minh - Chỉ có mắc song song - Mạch đối xứng - Hỗn tạp tƣờng minh - Mạch tuần hoàn - Mạch cầu b Các điều kiện điện trở: - Các điểm nối với dây nối (hoặc ampe kế) có điện trở khơng đáng kể đƣợc coi trùng vẽ lại mạch để tính tốn - Vơn kế có điện trở vơ lớn “tháo ra” tính tốn - Trong tốn khơng có ghi đặc biệt, ngƣời ta thƣờng coi RA ≈ 0; RV =  II PHƢƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN: Dạng Bài tốn chia dịng: Cơng thức tính cƣờng độ dịng điện mạch rẽ đoạn mạch mắc song song o - Từ công thức định luật Ơm, ta có: U U I1 = = I Rtđ ; I2 = = I Rtđ ; R1 R2 R1 R2  I1 = Rtđ I ; I2 = Rtđ I ; … R1 R2 R1 I1 a Sơ đồ mạch điện: R1 // R2 // R3 // … o I2 I R2 I3 (1.1) R3 In Rn Hình 1.1 - Nếu mạch điện có điện trở mắc song song, ta có: I = I + I2 ; U1 = U2  I1.R1 = I2.R2  I1 = R2 I2 R1 I2 = R1  I1 = R2 I1+I2 R1+R2 I1+I2 R1+R2  I1 = R2 I ; I = R1 I ; … R1+R2 R1+R2 b Định lý nút: Tổng đại số dòng điện đến nút tổng đại số dòng khỏi nút I Ví dụ xét sơ đồ mạch điện sau:  Nhƣ vậy: Tại nút M, ta có: I = I1 + I3 Tại nút N, ta có: I = I2 + I4 (1.3) (1.2) I1 R1 M I3 R3 R2 A B I2 I5 R5 N R4 Hình 1.2 I4  Tại nút A, ta có: I1 = I2 + I5 Tại nút B, ta có: I4 = I5 + I3 c Trƣờng hợp ngắn mạch: Khi giá trị điện trở ampe kế nhỏ (khơng đáng kể) RA  cƣờng độ dòng điện qua ampe kế lớn (IA = I); lúc dịng điện qua điện trở R có cƣờng độ nhỏ (IR  ) R IR   I A IA Hình 1.3 d Kết luận dạng 1: Khi gặp dạng tập mắc song song ta sử dụng công thức (1.1) (1.2) để tính đại lƣợng I; R; … biết đại lƣợng cịn lại; cịn gặp tốn dạng mạch cầu ta cần vận dụng công thức (1.3) để tính tốn dịng điện R I e Bài tập áp dụng: Cho mạch điện: I = 15A, R1 =  , R2 =  , R3 =  , R4 =  Tìm I1, I2, I3, I4 ? I o 1 I2 R2 I3 R3 Giải: I4 R4 Cách 1: 1 1 Hình 1.4 = + + + Rtđ 12 12  Rtđ =  U = I.Rtđ = 15 = 12 (V) 15 15 U U U U  I1 = = 6(A); I2 = = 4(A); I3 = = 3(A); I4 = = 2(A) R1 R2 R3 R4 Cách 2: Dùng phƣơng pháp chia tỉ lệ nghịch I1R1 = I2R2 = I3R3 = I4R4  2I1 = 3I2 = 4I3 = 6I4 I 15  I1 = I2 = I3 = I4 = = =1 15 6+4+3+2  I1 = = 6(A); I2 = 1.4 = (A); I3 = 1.3 = 3(A) ; I4 = 1.2 = 2(A) Dạng Bài tốn chia thế: Cơng thức tính hiệu điện đoạn mạch mắc nối tiếp R2 R1 M  N a Sơ đồ mạch điện: I U2 U1 b Cơng thức: U Hình 2.1 I = I1 = I2 = … Hay: U1 = U2 = … = RMN R1 R2  U = U1 + U2 + … U U1 = R1 U2 = R1 (2.1) RMN = R1 + R2 + … RMN R2 ) o c Kết luận dạng 2: - Đối với đoạn mạch điện mắc nối tiếp ta sử dụng cơng thức (2.1) để tính hiệu điện thành phần đại lƣợng khác biết hiệu điện thành phần - Các công thức thuộc dạng hệ định luật Ôm d Bài tập áp dụng: Cho mạch điện: R1 =  , R2 =  , R3 =  , R4 =  , R5 =  , R6 =  UAB = 60V Tính UMP, UNQ, UPN ? R1  M R2 N R3 A B R4 P R5 Giải: Q  Hình 2.2 R6 - Cách 1: UAB = 10 (A) R1+R2+R3 Nhánh dƣới: I4 = UAB = (A) R4+R5+R6 UMP = UMA + UAP = - I1.R1 + I4.R4 = - 10.3 + 6.4 = - (V) UNQ = UNB + UBQ = I1.R3 - I4.R6 = 10.1 - 6.4 = -14 (V) UPN = UPB + UBN = I4.(R5 + R6) + I1.R3 = 6.(2+4) - 10.1 = 26 (V) - Cách 2: U U1 = U2 = U3 = Ta có: R1+R2+R3 R1 R2 R3 U U  U1 = R1 = 30 (V) ; U2 = R = 20 (V) R1+R2+R3 R1+R2+R3  U3 = U - (U1 + U2) = 10 (V) U Tƣơng tự: U4 = U5 = U6 = R4+R5+R6 R4 R5 R6 U  U4 = R = 6.4 = 24 (V) R4+R5+R6 U5 = = 12 (V)  U6 = U - ( U4 + U5) = 24 (V)  UMP = -U1 + U4 = - (V);  UNQ = U3 - U6 = -14 (V)  UPN = U5 + U6 - U3 = 26 (V) Vậy: UMP = 6V, chiều dòng điện chạy từ M đến P UNQ = 14V, chiều dòng điện chạy từ N đến Q UPN = 26V, chiều dòng điện chạy từ P đến N R1 I1 A R2 I2 Dạng Bài toán mạch cầu I5 a Sơ đồ mạch cầu: I M N   R5 R3 R4 I4 Hình 3.1 I3 B Nhánh trên: I1 = b Mạch cầu cân bằng: - Khi I5 = (R5 không tham gia vào mạch), mạch cầu cân bằng; lúc đó: Từ ct: I1 = I2 ; I3 = I4 I1 = R3 ; I2 = R4 I3 R I4 R2 R1 = R2 (3.1) Suy ra: R3 R4 Hoặc: U1 = U2 ; U3 = U4 R1 R2 R3 R4 Và U1 = U3 ; U2 = U4 c Mạch cầu không cân bằng: Có trƣờng hợp: c.1 Mạch cầu có điện trở 0: Ví dụ: Cho R1 = 0; mạch điện hình 3.1 trở thành: R2 // (R3 // R5) nt R4 Điện trở tƣơng đƣơng mạch là: R3.R5  R 4) R3  R5 R3.R5 R2   R4 R3  R5 R 2.( R= (3.2) c.2 Mạch cầu có điện trở đƣờng chéo 0: Ví dụ: Thay R5 ampe kế có điện trở nhỏ ( RA  0); mạch điện hình 3.1 trở thành: (R1 // R3) nt (R2 // R4) Điện trở tƣơng đƣơng mạch là: R1.R3 R 2.R  R= (3.3) R1  R3 R  R c.3 Mạch cầu có hai điện trở 0: Ví dụ 1: Thay R1 ampe kế A1 R4 ampe kế A2 có điện trở khơng đáng kể (RA  0); mạch điện hình 3.1 trở thành: R2 // R3 // R5 Điện trở tƣơng đƣơng mạch là: 1 1    R R R3 R5 (3.4) Ví dụ 2: Thay R1 R3 hai RA  0; mạch điện hình 3.1 trở thành: R2 //R4 ; Điện trở tƣơng đƣơng mạch là: RR2.2.RR44 RR== (3.5) (3.5) RR22RR44 c.4 Mạch cầu có điện trở 0: Ví dụ: Thay R1; R3; R5 RA  0; sơ đồ mạch điện nhƣ hình 3.2; mạch điện trở thành: (R2 // R4) (giống ví dụ trên) I1 M R2 I2 A I5 A B   A Hình 3.2 I3 A I4 N R4 Cƣờng độ dòng điện qua nhánh: + Nếu dòng I5 chạy từ M đến N thì: I1 = I2 + I5 I3 = I4 - I5 + Nếu dòng I5 chạy từ N đến M thì: I1 = I2 - I5 I3 = I4 + I5 d Mạch cầu tổng quát: d.1 Phƣơng pháp giải: Có phƣơng pháp để giải mạch cầu tổng quát: - Phƣơng pháp điện nút - Phƣơng pháp đặt hệ phƣơng trình có ẩn số dòng điện - Phƣơng pháp chuyển mạch tam giác - R1 I1 A R2 I2 d.2 Ví dụ: I5 Cho mạch điện: I M  R1 =1  ; R2 =  ; R3 =  ; R5 R R4 =  ; R5 =  ; R4 I4 I3 U = 5,7V B Tìm cƣờng độ dịng điện qua Hình 3.3 điện trở điện trở tƣơng đƣơng N  mạch cầu * PP điện nút: Nút A: I1 = I2 + I5  U1 = 5,7-U1 + U3-U1 (1) 1 Nút B: I4 = I3 + I5  5,7-U3 = U3 + U3-U1 (2) Giải (1) (2), ta đƣợc: U1 = 2,8V; U2 = 2,9V; U3 = 2,4V; U4 = 3,3V; U5 = 0,4V Cƣờng độ dòng điện: I1 = 2,8A; I2 = 2,9A; I3 = 1,2A; I4 = 1,1A; I5 = 0,1A; I = I1 + I3 = 2,8 + 1,2 = 4(A) 5, U  R= Điện trở tƣơng đƣơng mạch cầu: = 1,425 (A) I * PP đặt hệ phƣơng trình có ẩn số dòng điện: UMN = U1 + U2 = I1.R1 + I2.R2 = I1 + I2 = 5,7 (1) UMN = U3 + U4 = I3.R3 + I4.R4 = 2.I3 + 3.I4 = 5,7 (2) UMN = U1 + U5 + U4  I1 + 4I5 + 3I4 = 5,7 (3) Mà: I2 = I1 - I5 ; I4 = I3 + I5 (4) Từ pt: (1); (2) ; (3); (4) suy giá trị dòng điện nhƣ tính * Phƣơng pháp chuyển mạch: Tam giác  Sao R1 A R2 R1 A N x M M    N R5 R R3 R3 O z y B B Hình 3.4 - Điện trở tƣơng đƣơng mạch: Hình 3.5  Ta có: R2.R5 R2+R4+R5 y = R4.R5 R2+R4+R5 R2.R4 z = R2+R4+R5 x=  RMN = (R1+x).(R3+y) +z R1+x+R3+y (3.6) e Kết luận dạng 3: - Khi mạch cầu cân bằng, ta áp dụng cơng thức (3.1) để tính đại lƣợng - Khi gặp mạch cầu, học sinh cần ý giá trị điện trở tham gia vào mạch để vẽ sơ đồ mạch điện tƣơng đƣơng vận dụng công thức điện trở tƣơng đƣơng cơng thức mạch cầu để tính tốn cho phù hợp - Có phƣơng pháp để giải mạch cầu tổng quát: + Phƣơng pháp điện nút + Phƣơng pháp đặt hệ phƣơng trình có ẩn số dòng điện + Phƣơng pháp chuyển mạch tam giác - - Từ cơng thức tính điện trở tƣơng đƣơng từ 3.1 đến 3.6, học sinh vận dụng để tính đại lƣợng khác theo yêu cầu đề Dạng 4: Mạch điện đối xứng a Tính chất mạch đối xứng: - Là mạch điện có điện trở đối xứng với qua trục - Cƣờng độ dòng điện qua điện trở - Có thể tách nhập điểm có điện với tính điện trở tƣơng đƣơng đoạn mạch b Phƣơng pháp giải: *PP 1: Phƣơng pháp trục đối xứng trƣớc sau: - Lấy trục đối xứng vng góc với đƣờng nối cực nguồn điện - Tách điểm có điện rời - Vẽ sơ đồ mạch điện tƣơng đƣơng tính điện trở tƣơng đƣơng tồn mạch * PP 2: Phƣơng pháp trục đối xứng rẽ: - Lấy trục đối xứng song song với đƣờng nối cực nguồn điện - Nhập điểm có điện lại thành - Vẽ sơ đồ mạch điện tƣơng đƣơng tính điện trở tƣơng đƣơng tồn mạch c Bài tập ví dụ: c.1 Tính điện trở tƣơng đƣơng mạch cầu: - Gọi cƣờng độ dòng điện chạy qua R1 A R2 điện trở lần lƣợt là: I1, I2, I3, I4, I5 I5 + M I1 I2 N + Trƣờng hợp: R1 = R2; R3 = R4 ;   R5 mạch cầu cân bằng; I5 = I R R3  I1 = I2; I3 = I4 B I4 Tách rời A B, sơ đồ mạch điện tƣơng I3 Hình 4.1 đƣơng nhƣ hình 4.2 - Điện trở tƣơng đƣơng tồn mạch: R2 R1 ( R1  R2).( R3  R4) N Hình 4.2 R M R1  R2  R3  R4 R3 R4 10 + Trƣờng hợp: R1 = R4 ; R3 = R2 R2 R1 - Theo sơ đồ hình 4.1, ta có: M N Hình 4.3 U1 + U2 = U3 + U4  I1R1 + I2R2 = I3R3 + I4R4 R3 R4  I1R1 – I4R4 = I3R3 – I2R2  R1(I1 – I4) = R2(I3 – I2)  R1(I1 – I4) = R2(I- I1 – I + I4) = R2( I4 – I1) R1 I  I1  = =a R2 I1  I  I4 – I1 = a(I1 – I4)  I1 = I4  I2 = I3 - Tách rời A B, nối tiếp R1 với R4 , R3 với R2 , sơ đồ mạch điện tƣơng đƣơng nhƣ hình 4.3 ( R1  R4).( R3  R2) - Điện trở tƣơng đƣơng toàn mạch: R R1  R4  R3  R2 c.2 Tính điện trở tƣơng đƣơng số mạch điện có dạng đặc biệt: Ví dụ 1: Tính điện trở tƣơng đƣơng mạch điện nhƣ hình 4.4 * Cách 1: Dùng phƣơng pháp trục đối xứng trƣớc sau: - Chọn trục đối xứng qua CD, điểm O đƣợc tách thành điểm, ta có sơ đồ mạch điện tƣơng đƣơng nhƣ hình 4.5; 4.6 A A C O O B D C D B Hình 4.5 Hình 4.4 A B Hình 4.6 - Điện trở tƣơng đƣơng là: RAB = nhánh dây dẫn) 3r = 1,5r (với: r giá trị điện trở 17 Kết luận: Ƣu điểm chuyên đề phƣơng pháp giải dạng tập rõ cách giải cách áp dụng công thức đƣợc rút chuyên đề; sở giáo viên học sinh cần chọn phƣơng pháp giải tối ƣu Việc áp dụng phƣơng pháp để hƣớng dẫn học sinh giải tập phần điện hoàn toàn thuận lợi; nhiên học sinh cần nhớ lƣu ý đề tài để phân tích đƣợc dạng, từ xác định vẽ sơ đồ mạch điện tƣơng đƣơng; chìa khóa giải tập điện thành cơng Tóm lại, dạng tập thuộc “phần điện học” học sinh cần nắm công thức bản: I; U; R loại mạch điện Phân tích vẽ sơ đồ mạch điện tƣơng đƣơng Vận dụng công thức chuyên đề, phƣơng pháp giải mạch đặc biệt nhƣ mạch cầu; mạch đối xứng, xác định giá trị lớn nhất, nhỏ nhất; hệ bất đẳng thức Cô-si phƣơng pháp tốn học có liên quan Nắm sở Vật lý toán học định luật: Ơm; Jun-Lenxơ; cơng; cơng suất; hiệu suất dòng điện; … 18 Đề nghị: Qua nội dung chuyên đề đƣợc xây dựng nhƣ trên, thân nghĩ phƣơng pháp mà chẳng qua việc tập hợp rút thành dạng tập để hệ thống hóa kiến thức cho khoa học hơn, nhằm giúp giáo viên học sinh tìm cách giải tốn nhanh hơn, ngắn gọn hơn; chắn cịn nhiều thiếu sót cần đƣợc tiếp tục nghiên cứu, kiểm chứng phát triển thêm thực tế Vì vậy, q trình tham gia giảng dạy thân tơi tiếp tục nghiên cứu, bổ sung, điều chỉnh hồn thiện để ngày góp phần cơng sức nhỏ bé vào nghiệp giáo dục chung địa phƣơng Trong trình xem xét đề tài, mong đƣợc q vị đồng nghiệp đóng góp ý kiến, trao đổi thêm kinh nghiệm phƣơng pháp giải nhƣ hệ thống kiến thức nhằm giúp cho tơi hồn thiện phát triển chun đề tốt lần sau Qua đây, xin đƣợc đề nghị phận chuyên môn cấp nên tổ chức Hội đồng môn thống chuyên đề dạy bồi dƣỡng HSG phạm vi toàn tỉnh để trƣờng có sở tài liệu giảng dạy bồi dƣỡng HSG đƣợc tốt 19 Phần phụ lục: MỘT SỐ BÀI TẬP PHẦN ĐIỆN HỌC Cho mạch điện nhƣ hình vẽ: UAB = 132V khơng đổi, điện trở có giá trị Dùng vôn kế đo hiệu điện hai điểm A; C vơn kế 44V Nếu dùng vơn kế đo hiệu điện hai điểm A; D vơn kế vơn? Cho mạch điện nhƣ hình vẽ Biết UAB = 10 V, R1 =  , Ra ≈  , Rv vô lớn, RMN =  Con chạy đặt vị trí ampe kế 1A Lúc vôn kế ? A B Cho mạch điện nhƣ hình vẽ: A Rb biến trở, UAB = 10 V không đổi, RA = 0, K mở, chạy C M, điều chỉnh Rb vị trí mà Rx cơng suất Rb tiêu thụ lớn M C N Khi phần biến trở tham gia vào mạch điện Rx Sau đóng K, di chuyển chạy C thấy ampe kế K có số nhỏ 0,5A Xác định R, Rx Hình Cho mạch điện nhƣ hình vẽ Đ2 Đ1 M Đèn Đ1 loại 12V - 6W Đèn Đ2 loại 12V - 12W Công suất tiêu thụ Đ3 đèn Đ3 3W; R1 =  Biết đèn sáng bình thƣờng Xác định hiệu điện đèn Đ3, Hình N R2 điện trở R2 điện trở tƣơng đƣơng mạch điện.R1 Trong hộp kín X có sáu dây điện trở nhƣ nhau, dây có điện trở R đƣợc mắc thành mạch điện nối đầu dây đƣợc đánh số: 1; 2; 3; Biết R12 = R13 = R14 = R23 = R24 = R34 = 0,5R Xác định cấu trúc đơn giản mạch điện hộp R1 R2 E Cho mạch điện nhƣ hình vẽ: Biết UMN = 12 V ; R1 = 18  ; R2 =  R biến trở có tổng điện trở đoạn A R CE CF 36  Bỏ qua điện trở N M Ampe kế dây nối Xác định vị trí chạy C biến trở để : a Ampe kế 1A b Cƣờng độ dòng điện chạy qua đoạn CE Hình cƣờng độ dòng điện chạy qua đoạn CF biến trở R? Để thắp sáng bóng đèn Đ (6V – 3W) hai điểm có hiệu điện đƣợc trì 10V, ngƣời ta mắc hai sơ đồ mạch điện nhƣ hình bên ( H.4; H.5) Trong điện trở tồn biến trở R = 10 a Xác định điện trở đoạn MC sơ đồ cho đèn sáng bình thƣờng b Tính hiệu suất mạch điện trƣờng hợp Từ cho biết sơ đồ có lợi 20 U U N N C C M Hình Hình Một đoạn mạch gồm đoạn dây đồng chất nối tiếp nhƣ hình vẽ Các đoạn dây đồng có chiều dài nhƣng tiết diện lần lƣợt 2mm2, 4mm2, 6mm2, 8mm2 Đặt hiệu điện 100V vào hai đầu đoạn mạch AB Tính hiệu điện hai đầu đoạn dây M B A Hình Cho mạch điện nhƣ hình vẽ UAB = 9V, R0 = 6 Đèn Đ thuộc loại 6V-6W, Rx biến trở RX A A Bỏ qua điện trở Ampekế dây nối Đ B a Con chạy biến trở vị trí ứng với Rx = R0 Hình 2 Tính số Ampe kế Độ sáng đèn nhƣ nào? Tìm cơng suất tiêu thụ đèn b Muốn đèn sáng bình thƣờng cần di chuyển chạy biến trở phía nào? Tính Rx để thoả mãn điều kiện c Khi đèn sáng bình thƣờng Tính hiệu suất mạch điện (coi điện làm sáng đèn có ích) 10 Cho mạch điện nhƣ hình vẽ, UMN = 5V Đ1 Đ2 Cơng suất tiêu thụ đèn: P1=P4=4W, Đ5 P2=P3=3W, P5=1W Bỏ qua điện trở dây M N nối Tính điện trở bóng đèn cƣờng độ dịng điện qua đèn Đ3 Đ4 Hình 11 Một bếp điện cơng suất P =1KW, đun lƣợng nƣớc có nhiệt độ ban đầu 200C Sau phút nhiệt độ nƣớc lên đến 450C Ngay sau bị điện phút Vì nhiệt độ nƣớc giảm xuống, 40 0C bếp lại tiếp tục đun nƣớc sôi Xác định: a Khối lƣợng nƣớc cần đun b Thời gian cần thiết từ bắt đầu đun nƣớc sôi Biết nhiệt lƣợng nƣớc toả môi trƣờng tỷ lệ thuận với thời gian; cho C n = 4200J/kg.độ 12 Cho mạch điện nhƣ hình vẽ UAB = 9V, R0 = 6 Đèn Đ thuộc loại 6V-6W, Rx biến trở Bỏ RX A qua điện trở Ampekế dây nối A Đ a Con chạy biến trở vị trí ứng với Rx = R0 2 Tính số Ampekế Độ sáng đèn nhƣ Hình nào? Tìm cơng suất tiêu thụ đèn B 21 b Muốn đèn sáng bình thƣờng cần di chuyển chạy biến trở phía nào? Tính Rx để thoả mãn điều kiện c Khi đèn sáng bình thƣờng Tính hiệu suất mạch điện (coi điện làm sáng đèn có ích) U 13 Cho mạch điện nhƣ hình vẽ cho biết hiệu điện U = 24V R0 điện trở R0 =  , R1 = 18  , Rx gía trị tức thời biến trở đủ lớn, dây nối có điện trở khơng đáng kể a Tính Rx cho cơng suất tiêu hao 13.5W tính hiệu suất mạch điện Biết tiêu hao lƣợng R1, RX có ích, R0 vơ ích b Với gía trị RX cơng suất tiêu thụ cực đại? Tính cơng suất cực đại   R1 R0 C Rx Hình 14 Một ấm điện nhơm có khối lƣợng 0,5kg chứa 2kg nƣớc 25oC Muốn đun sơi lƣợng nƣớc 20 phút ấm phải có cơng suất bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng nƣớc C = 4200J/kg.K Nhiệt dung riêng nhôm C1 = 880J/kg.K 30% nhiệt lƣợng toả môi trƣờng xung quanh 22 HƢỚNG DẪN GIẢI Gọi điện trở vôn kế RV giá trị điện trở r mắc vôn kế vào A;C ta có: RAC = R AC 2rRv UAC = U RCB  RCB 2r  Rv  U RV  44 (V) RV  2r thay số giải đƣợc RV = 2r mắc vôn kế vào A; D RAD =  UAD = U RV r  r RV  r R AD thay số tính UAD = 24 (V) R AD  RDB Vị trí D chạy số vơn kế Vì Ra = nên UAC = UAD = U1 = R1I1 = 2V x Gọi điện trở phần MN x thì: I x  ; IDN = I1 + IX =  x UDN = 1  6  x  ; UAB = UMD + UDN = 10 (V)  x  x = 2, chạy phải đặt vị trí chia MN thành phần MD có giá trị  DN có giá trị  , lúc vôn kế 8V( đo UDN) Khi K mở: PRb = I2Rx= U2 R X  ( R X  R) U2 ( RX  R RX )2 Lập luận đƣợc PRb lớn RX =R Khi K mở: cƣờng độ dòng điện mạch chính: I = Vậy I nhỏ RNM lớn nhất, có RMN = U R X  RMN RMC RCN R Lập luận tìm RMN lớn RMC = RCN = 0,5R  RMN = 0,25R dựa vào giá trị nhỏ cƣờng độ dịng điên, tìm đƣợc R = 16   RX = 16  Vì đèn sáng bình thƣờng nên IĐ1= 0,5A; IĐ2= 1A Vậy chiều dòng điện từ N tới M  IĐ3 = IĐ1 - IĐ2 = 0,5A Tính đƣợc RĐ3 = 12  Tính đƣợc UNM = 6V; UAN = UAM - UNM = 6V UAB = UAM + UMB = 24V;  UNB = UAB - UAN = 18V 23 Có IR1 = U AN  ( A) từ tính đƣợc IR2 = A R1 R2 = 108  cƣờng độ dịng điện mạch I = IĐ1 + IR1 = Tính đƣợc RĐ = 28,8  - Lập luận đƣợc mạch điện có tính đối xứng - Vẽ đƣợc mạch điện đơn giản hình tứ diện a) Đặt RCE = x ( 0< x < 36); RCF = 36 – x Mạch tƣơng đƣơng: U R1 E R2 MC A NF x Ta có: I x  R1  Ix R1 R-x 18  x  I2  Ix 18 Hiệu điện hai đầu mạch là: U = UME + UEN = Ix.x +I2.R2 = ( 1,5x + ).Ix => Ix = 12  1,5 x  x  Cƣờng độ dòng điện qua đoạn CF : IR-x = 12 36  x Theo giả thiết cƣờng độ dòng điện qua ampe kế A: IA = Ix + IR – x => 12  1 x  36  x 288 – 8x + 12x + 72 = 36x + 216 – x2 – 6x x2 – 26x + 144 = => x1 = 8; x2 = 18 Nhƣ có vị trí chạy C ứng với tỉ số điện trở RCE   RCF 28 để ampe kế A 1A b) Dòng qua đoạn mạch CE CF có độ lớn nhƣ nhau: Ix = IR – x 12 12  1,5 x  36  x Vậy : x = 10,8  => 1,5x + = 36 – x U U N N C M C M 24 a Điện trở đoạn MC biến trở: Theo ta có: Uđ = 6V Iđ = Pđ/Uđ = 3/6 = 0,5 (A) Gọi điện trở RMC = x Trong sơ đồ H.1a Ta có x = U  U d 10    8() I 0,5 Trong sơ đồ H.1b điện trở đoạn NC là: RNC = 10 – x Cƣờng độ dòng điện qua đoạn NC: I NC  Ud  RNC 10  x Cƣờng độ mạch I =IMC = Iđ + INC = 22  x (1)   10  x 20  x Hiệu điện UMC = U – Uđ = 10 – = (V) Điện trở MC là: x= U MC 4(20  x)   x  30 x  80  => x = x  27 (loại) I MC 22  x Vậy điện trở đoạn MC 3 b Hiệu suất mạch điện: Trong sơ đồ hình H.1a H1  Pd U d  100%  100%  60% Ptm U 10 Trong sơ đồ H.1b H2  Pd P  d Ptm I U Với x = thay vào (1) ta có I  1,36 (A) => H  Pd P  d  100%  22% Ptm I U 1,36.10 Ta thấy H2 < H1, nghĩa hiệu suất thắp sáng sơ đồ H.1a cao - Gọi điện trở đoạn giây có tiết diện S1, S2, S3, S4 tƣơng ứng là: R1, R2, R3, R4 Ta có: R S R1 = 4 R 4R S R S R 4 R 2R S R S R 4 4R R S Điện trở đoạn mạch AB là: Rtđ = R1 + R2 + R3 + R4 = 4R4 + 2R4 + 4/3R4 + R4 25 Rtđ = 25R4/3 Cƣờng độ dòng điện qua mạch chính: I U R td 100.3 25.R 12 R Hiệu điện hai đầu đoạn dây thứ nhất: U1 = I.R1= (12/R4).4R4 = 48V Hiệu điện hai đầu đoạn dây thứ hai: U2 = I.R2= (12/R4).2R4 = 24V Hiệu điện hai đầu dây thứ ba: U3 = I.R3= (12/R4).(4R4/3 )= 16V Hiệu điện hai đầu dây thứ tƣ: U4 = I.R4= (12/R4).R4 = 12V R1 R x 18.R x = R1  R x 18  R x 18.R x 24(4,5  R x ) R = R0 + R1x = + = 18  R x 18  R x 18  R x I = U/R = 4,5  R x R 18 Ix Rx = I R1x  Ix = I 1x = Rx 4,5  R x 13 a) R tƣơng dƣơng R1 Rx: R tồn mạch : I qua mạch : Ta có : P hao phí Rx: R1x =  18 Px = I Rx =   4,5  R x x   Rx  Mà theo Px = 13,5 W Ta có pt bậc R 2x - 15 Rx + 20,25 = Giải pt bậc ta đƣợc nghiệm Rx = 13,5  Rx = 1,5  Pi I R1x R1x   Pt R I R 18.R x + Với Rx = 13,5  ta có H = = 56,25% 24(4,5  R x ) 18.R x + Với Rx = 1,5  ta có H = = 18,75% 24(4,5  R x ) Hiệu suất mạch điện H= b) P tiêu thụ Rx:  18 Px = I Rx =   4,5  R x x  324  Rx = 20,25  Rx  9 Rx Để Px cực đại mẫu số phải cực tiểu, nhƣng tích số không âm: Rx 20,25 20,25  = 20,25 (hàng số)  tổng chúng cực tiểu Rx = Rx Rx Rx = 4,5  Lúc giá trị cực đại cơng suất : Pxmax = 324 = 18W 4,5  4,5  26 14 *Nhiệt lƣợng cần để tăng nhiệt độ ấm nhôm từ 25 oC tới 100oC là: Q1 = m1c1 ( t2 – t1 ) = 0,5.880.(100 – 25 ) = 33000 ( J ) (0,5đ) *Nhiệt lƣợng cần để tăng nhiệt độ nƣớc từ 25oC tới 100oC là: Q2 = mc ( t2 – t1 ) = 2.4200.( 100 – 25 ) = 630000 ( J ) *Nhiệt lƣợng tổng cộng cần thiết: Q = Q1 + Q2 = 663000 ( J ) *Mặt khác nhiệt lƣợng có ích để đun nƣớc ấm điện cung cấp thời gian 20 phút ( 1200 giây ) là: Q = H.P.t (2) ( Trong H = 100% - 30% = 70% ; P công suất ấm ; t = 20 phút = 1200 giây ) *Từ ( ) ( ) : P = Q  663000.100  789,3(W) H.t 70.1200 27 10 Tài liệu tham khảo: 1) 500 tập Vật lý chuyên THCS Nhóm tác giả: Vũ Thị Phát Minh – Châu Văn Tạo – Nguyễn Duy Khánh – Trần Vĩnh Sơn; Nhà xuất Đại học QUốc gia TP Hồ Chí Minh 2) Bài tập Vật lý chọn lọc Tác giả: Nguyễn Phúc Thuần; Đỗ Đình Tá; Nguyễn Thƣợng Chung - Nhà xuất giáo dục - 1987 3) Bài tập Vật lý nâng cao THCS Tác giả: Ngô Quốc Quýnh - Nhà xuất giáo dục 4) 500 Bài tập Vật lý THCS Tác giả: Phan Hoàng Văn - Nhà xuất Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh 5) Vật lý nâng cao trung học sở Tác giả: Nguyễn Cảnh Hòe - Lê Thanh Hoạch Nhà xuất Hải Phòng - Nhà xuất giáo dục Việt Nam 6) 121 tập Vật lý nâng cao lớp Tác giả: PGS-PTS Vũ Thanh Khiết (chủ biên) nhiều tác giả khác 7) Chuyên đề bồi dƣỡng Học sinh giỏi THCS môn Vật lý Tác giả: Nguyễn Minh Huân - Nhà xuất giáo dục Việt Nam 8) Các đề thi chuyên Vật lý tỉnh nƣớc 28 11 Mục lục: Tên đề tài: Đặt vấn đề: Cơ sở lý luận: Cơ sở thực tiễn: Nội dung nghiên cứu: I PHÂN DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN II PHƢƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN III KẾT LUẬN CHUNG 144 Kết nghiên cứu: 165 Kết luận: 176 Đề nghị: 187 Phần phụ lục: 18 10 Tài liệu tham khảo: 26 11 Mục lục: ………………………………………… …………………….27 12 Phiếu đánh giá xếp loại SKKN: 28 29 12 Phiếu đánh giá xếp loại SKKN: CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU ĐÁNH GIÁ, XẾP LOẠI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Năm học: 2014 - 2015 I Đánh giá xếp loại HĐKH trƣờng THCS Chu Văn An Tên đề tài: CHUYÊN ĐỀ DẠY BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ THCS – PHẦN ĐIỆN HỌC Họ tên tác giả: Trần Cơng Chức vụ: Phó Hiệu trƣởng Tổ: Toán Lý Tin Nhận xét Chủ tịch HĐKH đề tài: a) Ƣu điểm: b) Hạn chế: Đánh giá, xếp loại: Sau thẩm định, đánh giá đề tài trên, HĐKH Trƣờng THCS Chu Văn An thống xếp loại : Những ngƣời thẩm định: (Ký, ghi rõ họ tên) Chủ tịch HĐKH (Ký, đóng dấu, ghi rõ họ tên) II Đánh giá, xếp loại HĐKH Phòng GD&ĐT TP Tam kỳ: Sau thẩm định, đánh giá đề tài trên, HĐKH Phòng GD&ĐT TP Tam kỳ thống xếp loại: Những ngƣời thẩm định: Chủ tịch HĐKH (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, đóng dấu, ghi rõ họ tên) 30 III Đánh giá, xếp loại HĐKH Sở GD&ĐT Quảng Nam Sau thẩm định, đánh giá đề tài trên, HĐKH Sở GD&ĐT Quảng Nam thống xếp loại: Những ngƣời thẩm định: Chủ tịch HĐKH (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, đóng dấu, ghi rõ họ tên) 31 PHIẾU CHẤM ĐIỂM, XẾP LOẠI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Năm học 2014 - 2015 HỘI ĐỒNG KHOA HỌC PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP TAM KỲ Đề tài: CHUYÊN ĐỀ DẠY BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ THCS – PHẦN ĐIỆN HỌC - Họ tên tác giả: Trần Công - Đơn vị: THCS Chu Văn An - Điểm cụ thể: Phần Nhận xét ngƣời đánh giá xếp loại đề tài Điểm tối đa Tên đề tài Đặt vấn đề Cơ sở lý luận Cơ sở thực tiễn Nội dung nghiên cứu Kết nghiên cứu Kết luận Đề nghị Phụ lục 10.Tài liệu tham khảo 11 Mục lục 12 Phiếu đánh giá xếp loại 1 Thể thức văn bản, tả Tổng cộng 20đ Căn số điểm đạt đƣợc, đề tài đƣợc xếp loại : Ngƣời đánh giá xếp loại đề tài: Điểm đạt đƣợc ... điện học lớp Và khó việc giải tập nâng cao phần điện học này; Chính lý trên, viết lại số kinh nghiệm trình giảng dạy bồi dƣỡng học sinh giỏi thành ? ?Chuyên đề dạy bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý. .. ĐIỂM, XẾP LOẠI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Năm học 2014 - 2015 HỘI ĐỒNG KHOA HỌC PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP TAM KỲ Đề tài: CHUYÊN ĐỀ DẠY BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ THCS – PHẦN ĐIỆN HỌC - Họ tên tác...2 Tên đề tài: CHUYÊN ĐỀ DẠY BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ THCS – PHẦN ĐIỆN HỌC Đặt vấn đề: Đã từ lâu, công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi (HSG) đƣợc ngành giáo dục địa