Tải bản đầy đủ

skkn dat giao vien gioi cap tinh

Hướng dẫn học sinh giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp
9

ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Tên đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán mạch

điện – Vật Lí Lớp 9
I- ĐẶT VẤN ĐỀ:
Thực trạng: Qua quá trình dạy học môn vật lí lớp 9 nhiều
năm tôi nhận thấy trong các dạng toán về mạch điện là
những dạng toán khó. Học sinh không tự đònh hướng được
khi mạch điện có nhiều điện trở thì tiến hành các bước
giải như thế nào? Lập luận ra sao?
Trong chương trình vật lí lớp 9, nhất là trong chương trình
đổi mới phương pháp dạy học hiện nay do có rất ít thời
gian trong phân phối chương trình dành cho phần bài tập
nên việc vận dụng kiến thức đã học để giải bài tập
mạch điện vấn đề mà đối với giáo viên khi dạy và học
sinh khi học còn gặp rất nhiều khó khăn.
- Yêu cầu giải quyết: Thực tế cho thấy học sinh hiện
nay rất ngại khi làm bài tập có sơ đồ mạch điện phức tạp

chỉ có vài học sinh có thể làm được các bài tập có sơ
đồ mạch điện có 2 điện trở, còn có từ 3 đến 4 điện trở
mắc nối tiếp hoặc mắc song song còn những mạch điện
có nhiều điện trở mắc hổn hợp tường minh hoặc mắc
hổn hợp không tường minh hoặc có mắc thêm ampe kế,
vôn kế, nhiều công tắc thì hầu như không có học sinh
nào làm được.
Qua khảo sát chất lượng phần lớn học sinh chỉ nhận
dạng các đoạn mạch điện chỉ có mắc nối tiếp hoặc chỉ
có mắc song song kết quả như sau:
- Khoảng 40% số học sinh làm được bài tập đoạn mạch
mắc nối tiếp.
- Khoảng 10% số học sinh làm được bài tập đoạn mạch
mắc song song.
- Không có học sinh nào làm được bài tập đoạn mạch
mắc hổn hợp.
Do đó muốn giúp học sinh có thể làm được các dạng
bài tập mạch điện nâng cao đối với giáo viên khi dạy và
học sinh khi học cần phải có biện pháp, phương pháp để
chuẩn bò cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi. Để giải quyết
được các yêu cầu nêu trên giáo viên cần giúp cho học
sinh hiểu và vận dụng các vấn đề sau đây:
- Hệ thống lý thuyết cho các đoạn mạch.


Hướng dẫn học sinh giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp
9
- Các loại mạch điện thường gặp.
- Một số chú ý khi vẽ lại sơ đồ mạch điện.
- Giúp học sinh làm quen bài tập từ bài dễ đến bài
khó.
II- GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ:
A- Hệ thống lý thuyết cho các mạch điện:
- Đònh luật ôm đối với các loại đoạn mạch:
R
a- Đònh luật Ôm:
I

�A


U
U
I=
� R = ; U = IR
R
I

K

U�
� �

+ -

b- Đoạn mạch nối tiếp
song
R1 C

A

R2

K

I�

A B
+ -

R1 và R2 có một điểm chung
điểm chung
I = I 1 = I2
(1a)
U= U1 + U2
(2a)
U1 R 1

U2 R 2

R1
A1

I2
� A2

B

R2

A

V

A

c- Đoạn mạch song

I1


A

(4a)

R 1 và R2 có hai
U= U1 = U2
I = I 1 + I2
(2b)

* Những điều cần chú ý
Đoạn mạch nối tiếp (R1 nt R2)
song (R1 // R2)
R

1
U1 = U R  R
1
2

B

I1 R 2

I2 R1
1 1
1
 
R R1 R2

(3a)

R= R1 + R2

.. . .
K

(5a)

R

(1b)

(3b)
(4b)
Đoạn mạch song

R

2
I1= I R +R
1
2

(5b)

R

2
1
U2 = U R  R
(6a)
I2= I R +R
(6b)
1
2
1
2
Chia U thành U1và U2 tỉ lệ thuận Chia I thành I1và I2
tỉ lệ nghòch

U

R

1
1
với R1 và R2: U  R
2
2

I

R

1
2
với R1 và R2: I  R
2
1


Hướng dẫn học sinh giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp
9
Nếu R2 = 0 thì U2 = 0; U1= U

Nếu R2 = 0 thì I2 = 0;

I1

=I
� Hai điểm C, B có UCB = 0; C �B � Hai điểm A, B có UAB =
0; A � B
Nếu R2 = � (rất lớn):
Nếu R2 = � (rất lớn):

U1 = 0;

U2= U

I1 = 0; I2 = I

Sau khi hệ thống lý thuyết giáo viên giới thiệu cho
học sinh các loại đoạn mạch thường gặp
B- Các loại đoạn mạch điện thường gặp .
a) Chỉ có mắc nối tiếp
c) Hổn hợp tường
minh
b) Chỉ có mắc song song
d) Hổn hợp không
tường minh
C- Một số chú ý khi vẽ lại sơ đồ
mạch điện:
a) Các điểm nối với nhau bằng dây nối (hoặc ampe kế)
có điện trở không đáng kể được coi là trùng nhau khi vẽ
lại mạch điện để tính toán.
b) Vôn kế có điện trở vô cùng lớn có thể “tháo ra” khi
tính toán.
c) Trong các bài tập nếu không có ghi chú gì đặc biệt,
người ta thường coi là
Ra �0,
Rv = �
D- Giúp học sinh làm quen bài tập từ bài dễ đến
bài khó
1- Trước hết cần phải giúp học sinh hiểu và vận dụng
được các dạng bài tập chỉ có mắc nối tiếp:
Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ
R1
R2
A
B
Biết R1 = 2  , R2 = 4  , UAB = 12V
a- Tính điện trở của đoạn mạch AB
b- Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở.
Để làm đúng học sinh cần vận dụng các hệ thức
của đoạn mạch nối tiếp và đònh luật Ôm.
a- Vận dụng hệ thức RAB = R1 + R2 = 2  + 4  = 6 





U

12V

 2A
b- Phải biết vận dụng R1 nt R2 nên I = I1= I2= R =
6
AB
Từ đó tính được U1 = IR1 = 2A. 2  =4V
U2 = IR2 = 2A. 4  =8V


Hướng dẫn học sinh giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp
9
Sau khi học sinh làm thành thạo giáo viên mở rộng
cho đoạn mạch có nhiều điện trở mắc nối tiếp. Từ đó
đưa ra tổng quát đoạn mạch gồm n điện trở mắc nối tiếp
ta vẫn có:
I = I1= I2 =… = In
U = U 1 + U 2 + … + In
R = R1 + R2 +… + Rn
2- Tiếp theo cần phải giúp học sinh hiểu và vận dụng
được các dạng bài tập chỉ có mắc song song:
Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ
R1
A
B
R2
Biết R1 = 3  , R2 = 6  , UAB = 12V
a- Tính điện trở của đoạn mạch AB
b- Tính cường độ dong điện qua mỗi điện trở.
Để làm đúng học sinh cần vận dụng các hệ thức
của đoạn mạch song song và đònh luật Ôm.
1

1

1

1

1

2 1

3

1

  
a- Vận dụng hệ thức R  R  R =  
3 6
6
6 2
AB
1
2
� RAB = 2 
b- Phải biết vận dụng R1 // R2 nên UAB= U1 = U2 = 12V
U

12V

 4A
I1= R =
3
1
U

12V

 2A
I2 = R =
6
2
Khi học sinh làm thành thạo giáo viên mở rộng cho
đoạn mạch có nhiều điện trở mắc song song. Từ đó đưa ra
tổng quát đoạn mạch gồm n điện trở mắc song song ta
vẫn có:
U= U1 = U2 = … = Un
I = I 1 + I2 + … + I n
* Tiếp theo cho học sinh làm quen với dạng mạch điện
mắc hổn hợp tường minh có 3 điện trở.
Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ
A

R1

R2

B

Biết R1 = 4  ; R2 = 3  ; R3 = 6  , UAB= 12VR3
a- Tính điện trở của đoạn mạch AB
b- Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở


Hướng dẫn học sinh giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp
9
Đây là mạch điện thuộc dạng mắc nối tiếp nhưng
trong đó có đoạn mạch mắc song song.
Khi giải câu a giáo viên cần minh họa các mạch điện
tương đương
BÀI GIẢI
A

R1

(R2// R3)
R1

.

C



.

C

R2
B
R3
R2,3

R

A

a- Điện trở tương của R2 và R3
1
1
1


R2,3 R2 R3

B

1
1 1 3 1
   
R2,3 3 6 6 2

suy ra R2,3 = 2 
B
Điện trở tương đương RAB của
R1,R2,R3 là
điện trở tương đương của R1 nt

R2,3
RAB = R1 + R2,3 = 4  + 2  = 6 
U

12V

b- Vì R1 nt R2,3 nên I1 = I2,3 = I = R = 6Ω =2A
AB
và (R2// R3) nên U 2= U 3
U1 = I R1 = 2A. 4  = 8V
U 2 = U 3 = I R2,3 = 2A. 2  = 4V
Bài 4: Cho mạch điện như hình vẽ
R1

R2
B

A

R3
Biết R1 = 4  ; R2 = 2  ; R3 = 12  , UAB= 12V

a- Tính điện trở của đoạn mạch AB
R
R2
b- Tính1 cường
độ dòng điện qua mỗi điện trở
Đây là mạch điện thuộc dạng mắc song song nhưng
A
B
R3 đoạn mạch
trong đó có
mắc nối tiếp.
Khi giải câu a giáo viên cần minh họa các mạch điện
tương đương
R1,2
a- Điện trở tương của R1 và R2
(R1nt R2R)
R1,2 =
R 1 + R2 = 4
A
B
3
 + 2 = 6
Điện trở tương
đương RAB của
 R1,R2,R3 là
A

RAB

B


Hướng dẫn học sinh giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp
9
điện trở tương đương của R1,2 // R3
1
1
1


RAB R1,2 R3
1
1 1
3 1
   
RAB 6 12 12 4
suy ra RAB =4 

b- Vì R1,2 //R3 nên U1,2 = U3 = UAB= 12V
U

12V

AB
I 1 = I2 = R  6  2 A
1,2

và (R1 nt R2) nên

U AB

12V

I3 = R = 12Ω =1A
3
Giúp học sinh làm quen với bài tập mạch điện
nâng cao :Mạch hổn hợp không tường minh
Bài tập 5: Cho mạch điện như hình vẽ. Các điện trở đều bằng nhau và bằng r.
Tính điện trở tương đương của đoạn mạch?

+

r

r
r

r
r

r
_


+


+

r

r
r

r



r

r

r
R2

_

r



R1

r
r

_




+

r


+

Rtđ
_


Hướng dẫn học sinh giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp
9
-Với: R1 = r + r + r = 3r

* Rtđ = r + R + r = r +

;

R2 =

r.R1
r.3r
3r


r  R1 r  3r
4

;

3r
11r
r 
( )
4
4

Bài tập 6:
Cho mạchđiện như hình vẽ
K1
R1= 40  , R2= 30  ,
K2
E
D
R3= 20  , R4= 10 
R4
A +
Tính điện trở toàn mạch
R3
B a- Khi K1 ngắt, K2 đóng
b- Khi K1 đóng, K2 ngắt
C
c- Khi K1, K2 đều đóng
R1
R2
Khi giải yêu cầu học sinh vẽ sơ đồ mạch điện tương
đương của từng trường hợp, sau đó vận dụng công thức
tính điện trở tương đương cho đoạn mạch gồm các điện trở
mắc hổn hợp
a- Khi K1 ngắt, K2 đóng có sơ đồ mạch điện:
R3
R1 nt [ R3 // ( R2 nt R4 )]

..

Rtm= R1+

R 3 R 2, 4

R 3  R 2, 4

, trong đó R2,4= R2 + R4

R1

R2

b- Khi K1 đóng, K2 ngắt có sơ đồ mạch điện:
R1 nt [ R2 // ( R3 nt R4)]
Rtm= R1+

R 2 R 3, 4
R 2  R 3, 4

, trong đó R3,4= R3 + R4

R1

R4
R2

R3

R4

c- Khi K1, K2 đều đóng có sơ đồ mạch điện:
R1 nt ( R2 // R3 )

R2

R 2R3
Rtm= R1+
R2  R3

R3

R1

Bài tập 7: Có hai loại điện trở R1= 20  ,R2= 30 
Hỏi cần có bao nhiêu điện trở mỗi loại để khi mắc
chúng:
a- Nối tiếp thì được đoạn mạch có điện trở R =
200 
b- Song song thì được đoạn mạch có điện trở R = 5 
Khi tìm cần cho học sinh làm quen với phương pháp sau
đây:
a- Khi mắc nối tiếp:


Hướng dẫn học sinh giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp
9
Gọi x là số điện trở R 1= 20  ; y là số điện trở R 2= 30


Ta có:

20x + 30y = 200

3
2

x + y = 10



Đặt
y = 2t  x = 10 - 3t
x,y là số nguyên dương
x 0  t <4  t = 0 ; 1; 2; 3
Vậy số R1, R2 được ghi ở bảng sau:
t
0
x
10
y
0
b-Khi mắc song song:

1
7
2

2
4
4

1
1
1


R RI RII
R
R
Với
RI = 1 ; RII  2
x
y
1 x
y
Thay vào trên ta được: R  R  R
1
2

3x + 2y =12

x  23 y  4

3
1
6

Ta có:

Đặt y = 3t

� x = 4 - 2t ; x �0

1 x
y


5 20 30

Thay số:

� t = 0 ;1 ; 2

Vậy số R1, R2 được ghi ở bảng sau:
t
0
1
2
x
4
2
0
y
0
3
6
Làm như vậy học sinh thấy được tính tổng quát của
cách tìm để ghép các điện trở đã cho một cách hợp lý
V

Bài tập 8: Cho mạch điện như hình vẽ
R2
R1= 2  , R2= 6 
R1
Vôn kế chỉ 12V, ampe kế chỉ 2A
R3
Tính R3
A
Dạng bài tập này không có đoạn mạch nào biết
trước 2 trong 3 đại lượng R, U, I. Gọi dòng điện qua R 2 có
cường độ I2. Dòng điện qua R1 sẽ là :
I1= I2 + 2
U1 = I1R1 =(I2 + 2) 2
U2 = I2R2 = 6.I2
12 =U1 + U2


Hướng dẫn học sinh giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp
9
12 = (I2 + 2) 2 + 6.I2
Do đó I2 = 1A và U2 = U3 = 6V
Suy ra R3 = 3 

R1
Bài tập 9:
C
Cho mạch điện như hình vẽ
Cho biết : UAB = 30V
+ A
R1 =1  , R2 = 28  , R3 =24 
R2
- B
R4 = 6  , R5 =12 
Tính cường độ dòng điện qua các điện trở.

.
.

R3
R4

R5

D
Để giải bài này phải tính:
Điện trở tương đương của R4 và R5 suy ra R4,5 (R4// R5)
-

-

Điện trở tương đương của R3, R4, R5 suy ra R3,4,5 (R3nt R4,5)
Điện trở tương đương của mạch rẽ R CD gồm R2 // R3,4,5
Điện trở tương đương của đoạn mạch R AB gồm R1 nối
tiếp RCD
Cường độ dòng điện trong mạch chính ( cũng là
cường độ qua R1)
IÍ 

U AB
R AB

Hiệu điện thế giữa hai đầu R1 : U1 = R1I1
Ta có UAB =UAC +UCD suy ra UCD từ đó tính được I2
Ta có I3 +I2 = I1 suy ra I3

I4 +I5 = I3 (1)
R4I4 = R5I5 (2)
Giải hệ này ta tìm được I4 , I5
Với một số biện pháp được trình bài ở trên dần
dần một số học sinh khá, giỏi không còn ngại với dạng
bài tập nâng cao và có sự ham thích khi làm bài. Sau khi
vận dụng các biện pháp này kết quả đạt được rất phấn
khởi:
- Khoảng 80% số học sinh làm được bài tập đoạn mạch
mắc nối tiếp.
- Khoảng 60% số học sinh làm được bài tập đoạn mạch
mắc song song.
- Khoảng 30% số học sinh làm được bài tập đoạn mạch
mắc hổn hợp.
Trên đây là một số bài tập gợi ý còn rất nhiều
bài tập khác nữa mà tôi không thể viết hết trong đề
-


Hướng dẫn học sinh giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp
9
tài này. Với cách làm như đã trình bày bước đầu đã
giúp cho học sinh làm bài có phương pháp, từ đó đa số
học sinh có khả năng tự giải được bài tập, nhiều học sinh
khá giỏi có khả năng làm được bài tập nâng cao góp
phần thuận lợi trong việc tuyển chọn học sinh dự thi học
sinh giỏi các cấp và đã đạt kết quả khả quan trong nhiều
năm học qua.
III- KẾT THÚC VẤN ĐỀ:
Để đạt hiệu quả cao trong giáo dục học sinh, với vai
trò là một nhà giáo dục cần làm cho học sinh thấy được
việc lónh hội kiến thức cần phải có phương pháp thích
hợp. Vấn đề vừa được trình bày ở trên là một trong
những phương pháp đã tạo cho học sinh một nền tảng
vững chắc về vật lí học nói chung, bài tập vật lí nói
riêng. Tuy nhiên là giáo viên dạy vật lí cần phải tạo ấn
tượng cho học sinh ngay từ đầu, việc làm này cần phải
thực hiện thường xuyên liên tục, có như vậy dần dần học
sinh sẽ làm quen và làm thành thạo thì nhiều học sinh có
khả năng giải được bài tập nâng cao.
Hiệu quả thực hiện đề tài:
+ Đề tài được viết mất nhiều thời gian nghiên cứu
qua 19 năm giảng dạy nhưng áp dụng cho nhiều đối tượng
học sinh khác nhau ở trường THCS đã đem lại kết quả khả
quan, đa số học sinh ham thích học môn Vật lí nói chung bài
tập Vật lí phần điện học nói riêng đã đào tạo và bồi
cho đội ngũ tri thức của nhiều thế hệ học sinh hiện đang
phục vụ cho đất nước ở nhiều lónh vực khác nhau.
+ Được đồng nghiệp trên đòa bàn huyện Long phú
tán thành với cách làm nêu trên và đã áp dụng ở
từng đòa bàn khác nhau đã góp phần tạo hứng thú cho
học sinh khi học bộ môn Vật lí.
Trên đây là kinh nghiệm rút ra được qua nhiều năm
giảng dạy môn vật lí nói chung và bài tập vật lí nói
riêng để tất cả những giáo viên giảng dạy vật lí tham
khảo, nếu thấy có những vấn đề trong phần trình bày ở
trên là hợp lí thì có thể vận dụng vào nơi mình đang công
tác để từng bước cải tiến phương pháp giảng dạy góp
phần tạo nên tiếng nói chung cho bộ môn vật lí nói riêng
và ngành GD&ĐT nói chung ngày càng có nhiều học sinh
học giỏi môn vật lí, góp phần xây dựng đội ngũ tri thức


Hướng dẫn học sinh giải bài toán mạch điện – Vật Lí Lớp
9
trong lónh vực khoa học kỹ thuật phục vụ cho đất nước trên
con đường công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.
Xác nhận đơn vò

Người viết



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×