Đang tải... (xem toàn văn)
Trong quá trình giảng dạy bộ môn Vật lí và kết quả khảo sát, kiểm tra học sinh thì tôi thấy rằng việc hình thành cho học sinh kỹ năng giải bài tập Vật lí là hết sức cần thiết, từ đó giúp[r]
(1)MỘT SỐ KỸ NĂNG CƠ BẢN GIẢI BÀI TẬP LOẠI SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN MÔN VẬT LÝ 9 A ĐẶT VẤN ĐỀ :
I Lý chọn đề tài :
Để nâng cao chất lượng chất lượng giáo dục nói chung chất lượng mơn nói riêng Cải tiến phương pháp dạy học yếu tố quan trọng, bên cạnh việc truyền thụ kiến thức, phát huy tính tích cực chủ động học sinh , kích thích óc tị mị khoa học, ham hiểu em có ý nghĩa quan trọng Vì công việc giáo dục phải tiến hành sở tự nhận thức, việc khơi dậy ý thức lực tư duy, bồi dưỡng phương pháp tự học, kĩ giải tập đường phát triển tối ưu giáo dục Trong việc học tập môn học khác, mơn học Vật lí mơn học giúp em phát triển lực tích cực, lực tư duy, lực sáng tạo học sinh để khơng phải biết mà cịn phải hiểu để giải thích tượng Vật lí áp dụng kiến thức kĩ vào hoạt động sống gia đình cộng đồng
Trong nhà trường phổ thơng, tập Vật lí thường vấn đề khơng q phức tạp, giải suy luận lơ gich, tính toán thực nghiệm dựa sở quy tắc Vật lí, phương pháp Vật lí quy định chương trình học Nhưng tập Vật lí khâu quan trọng trình dạy học
Giải tập Vật lí khơng giúp em củng cố đào sâu, mở rộng kiến thức giảng, củng cố kĩ kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, mà biện pháp quý báu để phát triển lực tư học sinh, có tác dụng sâu sắc mặt giáo dục tư tưởng, đạo đức lớn Vì việc giải tập Vật lí mục đích khơng phải tỉm đáp số, nhiên điều quan trọng cần thiết, mục đích việc giải tập chỗ người làm tập hiểu sâu sắc khái niệm, định luật Vật lí, vận dụng vào vấn đề thực tế sống
(2)Xuất phát từ lý trên, định chọn đề tài ghi lại kinh nghiệm nhỏ bé mà thực đạt kết tương đối khả quan Mong kinh nghiệm phần giúp cho em có kết học tập tốt, từ nâng cao chất lượng dạy học mà tồn xã hội mong ước nói chung, nhà trường tơi, thân tơi gia đình em nói riêng
II Mục đích đề tài :
Hình thành cho học sinh cách tổng quan kỹ giải tập Vật lí loại sơ đồ mạch điện, từ em vận dụng cách thành thạo linh hoạt việc giải tập loại đó, nâng cao hiệu tập, giúp em nắm vững kiến thức trình học tập
III Phạm vi đề tài :
Thực với học sinh số lớp khối trường Trung học sở Lê Quý Đôn
IV Thời gian thực : Năm học 2009 – 2010 B NỘI DUNG :
I Cơ sở lý luận :
1 Giải tập Vật lí giúp em ơn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức : Trong tập học sinh phải vận dụng kiến thức khái quát, trừu tượng vào trường hợp cụ thể đa dạng, nhờ học sinh nắm biểu cụ thể thực tế phạm vi ứng dụng chúng Ngoài ứng dụng quan trọng kỹ thuật tập Vật lí loại sơ đồ giúp cho học sinh thấy ứng dụng thực tế Cịn khái niệm, định luật Vật lí đơn giản biểu chúng tự nhiên phức tạp Do giúp em luyện tập cho học sinh phân tích để nhận biết trường hợp phức tạp Bài tập Vật lý phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải tập loại học sinh phải nhớ lại kiến thức học
2 Giải tập Vật lí giúp em rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, vận dụng lý thuyết vào thực tiễn : Bài tập Vật lí phương tiện quý báo để rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyế vào thực tiễn, ngồi rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát thu nhận để giải vấn đề thực tiễn
3 Giải tập Vật hình thức làm việc tự lực cao của học sinh : Trong làm tập học sinh tự phân tích đề bài, định hướng giải, vạch trình tự giải nên tư học sinh phát triển, lực làm việc tự lực nâng cao, tính kiên trì phát triển
(3)II Cơ sở thực tế :
Đối với học sinh đặc biệt học sinh lớp việc giải tập loại “ sơ đồ mạch điện” thường gặp nhiều khó khăn, thường giải khơng khó khăn chủ yếu học sinh mạch điện thuộc loại ? phương pháp giải loại ? Mà tập loại sơ đồ mạch điện chương trình mơn Vật lí trình bày rãi rác chương điện học nên có học sinh chưa nghiên cứu kĩ Vì giáo viên dạy đến phần cần giúp em làm quen với vài kỹ chủ yếu sử dụng sơ đồ mạch điện Trong năm giảng dạy mơn Vật lí với thực trạng học sinh chưa biết vận dụng định luật Vật lí sợ gặp tập loại sơ đồ mạch điện Mà nội dung cấu trúc chương trình sách giáo khoa khơng có dành thời lượng cho việc hướng dẫn học sinh giải tập, dẫn đến học sinh điều kiện bổ sung hay mở rộng kiến thức rèn luyện kỹ giải tập
*Số liệu điều tra trước thực đề tài :
Trước thực đề tài khảo sát tiến hành kiểm tra vài lớp khối trường Trung học sở Lê Quý Đôn số tập loại sơ đồ mạch điện ứng với mức độ nội dung chương trình Kết thu sau :
Lớp Sĩ số Giỏi Khá Trung bình Yếu - Kém
SL % SL % SL % SL %
9A 47 0 10 21,3 22 46,8 15 31,9
9A 46 0 17,4 25 54,3 13 28,3
III Một số kỹ giải tập loại sơ đồ mạch điện : 1 Loại mạch điện tương đương :
Khi giải tập loại mạch điện tương đương ta cần ý hai trường hợp sau :
Trường hợp : Mạch điện gồm số điện trở xác định, ta
thay đổi hai nút vào, dịng mạch ta sơ đồ tương đương khác
Trường hợp : Mạch điện có điện trở nút vào xác định,
khi khóa K thay đóng mở, ta sơ đồ tương đương khác Để có sơ đồ tương đương ta làm sau :
- Nếu khóa K hở ta bỏ hẳn tất thứ nối tiếp với K hai phía
- Nếu khóa K đóng, ta chập hai nút hai bên với thành điểm
(4)- Tìm điện trở song song với nhau, phần nối tiếp vẽ sơ đồ tương đương
Sau ví dụ để áp dụng vào phương pháp loại mạch điện tương đương
Bài tập áp dụng : Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ 1.2 Hãy vẽ sơ đồ tương đương để tính :
a) RAB
b) RAC HV 1.2
c) RBC
Giải :
a) Để tính RAB : Chập C với D, Mạch lại ba điểm điện A, B
C Ta có sơ đồ hình 1.2 A
HV 1.2A
b) Để tính RAC : Chập C với D mạch ba điểm câu a
A điểm vào, C điểm Ta có sơ đồ hình 1.2 B
HV 1.2B
c) Để tính RBC : Mạch gồm ba nhánh song song R4, R2 nối tiếp
gồm R1 R3 hình 1.2 C
HV 1.2C
Bài tập áp dụng : Có mạch điện hình vẽ. Cho R1 = 20Ω ; R2 = 6Ω
R3 = 20Ω ; R4 = 2Ω
(5)a) Tính điện trở mạch CD khóa K mở khóa K đóng
b) Nếu đóng K UCD = 12V Hỏi cường độ dòng điện qua R3 bao
nhiêu ? Giải :
Ở ta phải áp dụng trường hợp để vẽ lại sơ đồ mạch điện dạng dễ nhìn dễ phân tích
a) Khi K mở :
Ta có sơ đồ sau :
HV 1.8G trang 111 (K mở)
- Điện trở tương đương đoạn mạch gồm R2 nối tiếp R3 :
Ta có : R23 = R2 + R3 = 20 + = 26 (Ω)
- Điện trở tương đương đoạn mạch gồm R23 song song R4 :
Ta có : R234 = = ≈ 1,86 (Ω)
- Điện trở mạch CD : RCD = R1 + R234 = 20 + 1,86 ≈ 21,86 (Ω)
Khi K đóng :
Ta có sơ đồ sau :
HV 1.8G trang 111 (K đóng)
- Điện trở tương đương đoạn mạch gồm R1 song song R3 :
Ta có : R13 = = = 10 (Ω)
- Điện trở tương đương đoạn mạch gồm R13 nối tiếp R4 :
Ta có : R134 = R13 + R4 = 10 + = 12 (Ω)
- Điện trở mạch CD : Ta có : RCD = = = (Ω)
c) - Cường độ dòng điện qua R4 :
Ta có : I4 = = = (A)
(6)- Cường độ dòng điện qua R3 : I3 = = = 0.5 (A)
2 Loại mạch điện chia dòng :
Để giải tập loại mạch điện chia dịng ta vận dụng định luật Ơm cho điện trở ghép song song công thức dẫn xuất tương đương :
a) Cơng thức tính dịng điện rẽ I1, I2 , … từ dịng mạch hình vẽ
Ta có : I1 =
U
R = 1
td
R
R I ; I
2 =
U R = 2
td
R
R I ; (2.1)
HÌNH VẼ B1 trang
b) Nếu mạch song song gồm hai nhánh R1 R2 hình vẽ
tìm dịng theo hai cách :
HV B2 trang
Cách thông thường giải hệ :
I1 + I2 = I
1
I I =
2
R
R (2.2)
Cách giải nhanh áp dụng công thức (2.1)
I1 = I ; I2 = I ; (2.3)
c) Định lý nút :
Tổng đại số dòng đến nút tổng đại số dòng khỏi nút Ta tạm qui ước chiều dịng điện, sau viết phương trình cho nút Xét (hình B3 )
HV B3 trang
(7)Nút M : I = I1 + I3
Nút A : I5 + I1 = I2
Nút B : I3 = I4 + I5
Nút N : I = I2 + I4
d) Cường độ dòng điện qua nhánh có điện trở : Với nhánh có R =
Nếu dùng định luật Ơm cho riêng nó, ta có dạng I =
0
0 Do đó, ta phải
tìm dịng điện dựa vào nút vào hay nút dòng điện qua nhánh Bài tập áp dụng :
Trong mạch (H1.8), cho I = 2A, R1 = 1Ω, R2 = 2Ω, R3 = 3Ω, R4 = 6Ω
Tìm I1, I2, I3, I4
Giải :
Cách : Ta có :
1 td
R =
1
1 +
1
2 +
1
3+
1
6 = 2
Rtđ =
2 suy U = I.Rtđ = 1.
2 =
1
2(V)
Từ : I1 =
U R =
1
2 (A)
I2 =
U R =
1
4 (A)
I3 =
U R =
1
6 (A) HV1.8 trang 10
I4 = = (A)
Cách : Dùng phương pháp chia tỉ lệ nghịch :
I1R1 = I2R2 = I3R3 = I4R4 Thay số : 1I1 = 2I2 = 3I3 = 6I4
Chia cho 6, ta : = = = = =
Từ suy kết
Cách : Chọn dòng bé ẩn số, I4 R4 lớn nhất, qui
dịng I4
I1 = 6I4 , I2 = 3I4 , I3 = 2I4
I = I1 + I2 + I3 + I4 = 12I4 Vậy : I4 =
12A , Suy dòng lại.
3 Loại sơ đồ có tốn chia : Phép chia tỉ lệ thuận Khi giải toán loại ta cần :
(8)HV C trang 12
I1 = I2 = I3 = I U = U1 + U2 + U3
= = RMN = R1 + R2 + R3
b) Công thức cộng : Nếu A,B,C ba điểm mạch điện, ta có : UAC = UAB + UBC
Bài tập áp dụng :
Cho mạch điện hình C, R1= 2R2 = 3R3 , UMN = 11V Tìm
U1,U2 , U3
Giải :
Cách : ( Qui R1, R2 theo R3 , tính I theo R3 Tìm U1 , U2 , U3 )
Ta có : R1 = 3R3 , R2 = 1,5R3
I = = =
U1 = IR1 = 3R3 = 6V
U2 = IR2 = 1,5R3 = 3V
U3 = IR3 = R3 = 2V
*Cách : (Chia tỉ lệ) Ta có:
R1 = 3R3, R2 = 1.5R3
= = hay = = = Từ đó:
U1 = 3R3 = = = 6V
U2 = 1,5R3 = 3V
U3 = R3 = 2V
Trong sơ đồ ta lại thấy có vơn kế ampe kế Vậy hai dụng cụ có vai trị ?
4 Vai trị ampe kế sơ đồ :
a) Nếu ampe kế lý tưởng ( có điện trở RA = ) sơ đồ có vai trị
như dây nối, :
- Khi mắc nối tiếp vào mạch dịng điện qua mạch
- Khi ghép song song với điện trở điện trở bị nối tắt, bỏ khỏi sơ đồ
- Khi nằm riêng mạch, dịng điện qua tính thơng qua dòng liên quan hai nút mà ta mắc ampe kế
b) Nếu ampe kế có điện trở đáng kể sơ đồ coi điện trở
(9)Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ, ampe kế giống hệt Các điện trở có giá trị R Biết A1 3A , A3 1A Hỏi ampe kế
A1 ?
Hv 105 Sách ôn tập Giải :
Ampe kế phải có điện trở RA khơng mạch điện bị đoản mạch Ta kí
hiệu dịng điện mạch hình vẽ
HV 171 trang 173
Ta có :
= = RA = R
Điện trở tương đương đoạn mạch PQ : RPQ = = RMNPQ = R + RPQ =
Số ampe kế A1 :
= = IA1 = (3 + 1) = (A)
5 Vai trị vơn kế sơ đồ :
a) Nếu vơn kế điện trở khơng q lớn sơ đồ có vai trị điện trở Số vôn kế U = IV RV
b) Nếu vơn kế có điện trở lớn vơ :
- Bỏ qua vơn kế vẽ sơ đồ tương đương tính điện trở mạch điện
- Những điện trở ghép nối tiếp với vơn kế coi dây nối vôn kế
- Số vôn kế loại này, trường hợp mạch phức tạp tính thông qua công thức cộng
(10)Trong mạch điện (H.1.23A), hai điện trở R giống nhau, ba vơn kế có điện trở, UMN khơng đổi Biết V3 10V, V2 15V
a) V1 bao nhiêu?
b) Giả sử điện trở vôn kế lớn vô cùng, UMN không đổi Hãy cho
biết độ vôn kế?
Hv 1.23A trang 24
Giải:
a) V1 UMN, V2 UAB, V3 UCB
Từ sơ đồ tương đương (H.1.23B)
HV 1.23 B trang 24
Xét mạch ACB, ta được:
= =
Thay U3 = 10V, U2 = 15V
Ta được: RV = 2Rcủa học sinh tổ chức tốt
Xét mạch nối tiếp MAB: RAB= = = R
= = R : ( R + R) =
Vậy : U1 = U2 = 15 = 27,5 (V)
IV Hướng dẫn học sinh học tập :
Việc học sinh học tập học sinh có ý nghĩa to lớn mặt giáo dục giáo dưỡng Nếu việc học tập tổ chức tốt giúp em rèn luyện thói quen làm việc tự lực, giúp em nắm vững tri thức, có kỹ năng, kỹ xảo
(11)đã cho mà phải biết tham khảo tìm kiếm tập tương tự, tập để giải Muốn cần phải rèn luyện tính kiên trì nhẫn nại, giải tập khó địi hỏi phải tập trung tư tưởng, bền bỉ, cẩn thận, phân tích sơ đồ cách xác,… q trình giúp em nhanh chóng tìm xem sơ đồ thuộc loại ? Để tìm cách giải tốt
Muốn có đức tính cần rèn luyện cách thường xuyên liên tục, phải biết kiên trì nhẫn nại, vượt khó
V Kết thực :
Trong trình nghiên cứu áp dụng đề tài : Một số kỹ giải tập loại sơ đồ mạch điện, tơi nhận thấy em có chuyển biến rõ nét việc giải loại có sơ đồ mạch điện Học sinh khơng cịn sợ hay chán nản gặp tập loại này, mà cịn vận dụng linh hoạt, có khả tư tốt
Cụ thể thông qua khảo sát chất lượng sau áp dụng đề tài thu kết sau :
Kết so sánh đối chứng :
Kết khảo sát trước thực đề tài :
Lớp Sĩ số Giỏi Khá Trung bình Yếu - Kém
SL % SL % SL % SL %
9A4 47 0 10 21,3 22 46,8 15 31,9
9A5 46 0 17,4 25 54,3 13 28,3
Kết khảo sát sau thực đề tài :
Lớp Sĩ số Giỏi Khá Trung bình Yếu
SL % SL % SL % SL %
9A4 47 13 27,7 15 31,9 11 23,4 17
9A5 46 15 32,6 17 37 10 21,7 8.7
Qua so sánh đối chứng kết thấy tỉ lệ : Giỏi, tăng ; Yếu giảm rõ rệt cụ thể :
- Đối với lớp 9A : Giỏi tăng 27,7% ; Khá tăng 10,6% ; Yếu giảm
(12)- Đối với lớp 9A : Giỏi tăng 32,6 % ; Khá tăng 19,6% ; Yếu giảm
19,6% C KẾT LUẬN :
1 Rút kinh nghiệm :
Trong q trình giảng dạy mơn Vật lí kết khảo sát, kiểm tra học sinh tơi thấy việc hình thành cho học sinh kỹ giải tập Vật lí cần thiết, từ giúp em mở rộng kiến thức học, vận dụng tốt kiến thức vào thực tế, phát triển tư học sinh, góp phần làm nâng cao chất lượng Cụ thể :
- Các tập vừa mức với học sinh
- Học sinh phải nắm vững kỹ giải tập
- Tích cực chủ động học tập có nề nếp tốt giải tập - Phân tích thật xác loại sơ đồ
- Không chán nản bi quan gặp tập có sơ đồ khó - Học sinh phải có lịng say mê, hứng thú rèn luyện thói quen tìm tịi lời
giải hay cho tập
Muốn làm điều giáo viên phải :
- Phải nắm vững kỹ để giải tập
- Tự bồi dưỡng nâng cao nghiệp vụ chuyên môn, thường xuyên trao đổi, rút kinh nghiệm với đồng nghiệp
- Uốn nắn sữa sai cho học sinh kịp thời
- Hướng dẫn cho học sinh nhiều cách giải nhằm kích thích hứng thú học sinh
- Hướng dẫn, nghiên cứu kỹ kiến thức cần nhớ Hệ thống cho học sinh tập từ dễ đến khó, so sánh tập để khắc sâu nội dung kiến thức cách giải
2 Kết luận chung :
Với kết đạt đây, tối thấy cần phải cố gắng nữa, không ngừng học tập đồng nghiệp, phát huy kỹ giải tập cho học sinh, khơng ngừng nghiên cứu đổi nhiều hình thức để giúp em có lịng say mê học tập mơn Vật lí Để nâng cao chất lượng đạt thành tốt việc “dạy học”của nhà trường
(13)và học môn giải tập loại sơ đồ mạch điện môn Vật lí lớp