Chuyên đề Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh

ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN MÔN VẬT LÍ

vectorstock.com/28062424

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

DẠY KÈM QUY NHƠN TEST PREP PHÁT TRIỂN NỘI DUNG

Chuyên đề "Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh" WORD VERSION | 2020 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Dòng điện không đổi có một số ứng dụng quan trọng trong đời sống và kỹ thuật. Chương “Điện học” là một trong những chương quan trọng của chương trình vật lý 9 - THCS. Việc nắm vững kiến thức, vận dụng kiến thức để giải các bài tập định tính, bài tập định lượng của chương này đối với học sinh thật không dễ dàng.

Chính vì vậy, đề tài" Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh" sẽ giúp học sinh có một hệ thống bài tập về mạch điện, có phương pháp giải cụ thể của từng dạng với hướng dẫn giải chi tiết từng bài. Đồng thời thông qua việc giải bài tập, học sinh có thể được rèn luyện về kĩ năng, phát triển tư duy sáng tạo và năng lực tự làm việc của bản thân.

Qua quá trình dạy học và tích luỹ, bản thân tôi đã và đang áp dụng các phương pháp giải bài toán mạch điện hỗn hợp không tường minh áp dụng có hiệu quả trong quá trình giảng dạy.

2. Mục đích nghiên cứu Hướng dẫn phương pháp giải các dạng bài tập của chương “Điện học”, từ đó vạch ra tiến trình hướng dẫn hoạt động dạy học nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức về chương này, trên cơ sở đó học sinh có thể tự lực vận dụng kiến thức để giải các bài tập cùng dạng theo phương pháp đã đưa ra.

Nghiên cứu và xây dựng bài tập mạch điện phân theo dạng chủ yếu nhằm tạo hứng thú cho học sinh trong khi làm bài tập mạch điện.

3. Nhiệm vụ nghiên cứu 3.1. Nghiên cứu lý luận dạy học về bài tập vật lý để vận dụng vào hoạt động dạy học.

3.2. Nghiên cứu nội dung chương “Điện học” chương trình sách giáo khoa vật lý 9 nhằm xác định nội dung kiến thức cơ bản học sinh cần nắm vững và các kĩ năng giải bài tập về mạch điện soạn thảo hệ thống bài tập của chương này, đưa ra phương pháp giải theo dạng mạch điên hỗn hợp không tường minh, đề xuất tiến trình hướng dẫn học sinh giải bài tập trong hệ thống bài tập này.

3.3. Thực nghiệm sư phạm ở nhóm học sinh để kiểm tra hiệu quả.

4. Phương pháp nghiên cứu 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu lý luận dạy học vật lý ở trường THCS. 4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: nghiên cứu sử dụng phương pháp dạy học ứng dụng bài tập trong tiết học vật lý 9, chương "Điện học".

4.3. Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành giảng dạy có đối chứng ở trường THCS để đánh giá hiệu quả, kiểm chứng tính khả thi của đề tài.

1

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh 5. Đối tượng nghiên cứu - Các bài toán về mạch điện trong sách 500 bài tập vật lí lớp 9 THCS, các bài tập sưu tầm từ các đề thi.

- Phương pháp dạy học theo bài-lớp - Học sinh khá giỏi lớp 9.

NỘI DUNG 2

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh 1. Cơ sở lí luận Phương pháp dạy học là một bộ phận hợp thành của quá trình sư phạm nhằm đào tạo thế hệ trẻ có tri thức khoa học, về thế giới quan và nhân sinh quan, thói quen và kĩ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tế. Phương pháp dạy học có mối liên hệ biện chứng với các nhân tố khác của quá trình dạy học. Những phương pháp dạy học phải thống nhất biện chứng giữa việc giảng dạy của giáo viên với việc học tập của học sinh. Đồng thời góp phần có hiệu quả vào việc thực hiện tốt các khâu của quá trình dạy học. Xác định kế hoạch giáo dục, giáo dưỡng, phát triển bộ môn một cách nhịp nhàng, cụ thể hoá nhiệm vụ dạy học trên cơ sở đặc điểm của học sinh, điều chỉnh kế hoạch dạy học cho sát với diễn biến thực tế, tổ chức và hướng dẫn học sinh học tập ở trên lớp cũng như ở nhà phù hợp với dự định sư phạm. Đối với môn Vật lí ở trường phổ thông, bài tập vật lí đóng một vai trò hết sức quan trọng, việc hướng dẫn học sinh làm bài tập vật lí là một hoạt động dạy học đòi hỏi sự công phu, tỉ mỉ của người giáo viên. Ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ của người giáo viên vật lí trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ của học sinh. Vì thế đòi hỏi người giáo viên và cả học sinh phải học tập và lao động không ngừng.

Bài tập vật lí sẽ giúp học sinh hiểu sâu hơn những qui luật và những hiện tượng vật lí. Thông qua các bài tập ở các dạng khác nhau tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt nhiều kiến thức để tự lực giải quyết thành công ở các tình huống cụ thể khác nhau từ đó kiến thức các em được học mới trở nên sâu sắc hoàn thiện và trở thành vốn riêng của mình. Trong quá trình giải quyết các vấn đề, tình huống cụ thể do bài tập đề ra học sinh phải vận dụng các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hoá....để giải quyết vấn đề, từ đó sẽ giúp phát triển tư duy sáng tạo, óc tưởng tượng, tính độc lập trong suy nghĩ, suy luận.... Bởi vậy việc hướng dẫn giải bài tập vật lí một cách bài bản, chính xác, hiệu quả cao của người giáo viên sẽ góp phần gây hứng thú học tập cho học sinh nhằm đạt mục tiêu phát triển giáo dục toàn diện trong nhà trường.

2. Thực trạng Chúng ta thấy rằng trong thực tế trình độ nhận thức của học sinh THCS chưa cao, đặc biệt là đối với vùng nông thôn. Thời gian tiếp thu trên lớp còn ít so với lượng kiến thức và khả năng tư duy, nhận dạng, phân loại bài toán để xác định được yêu cầu của bài toán là hết sức khó khăn đối với phần lớn học sinh.

Bên cạnh đó, một mặt do nhu cầu ham học, ham hiểu biết của một số học sinh có triển vọng, mặt khác do mức độ quan trọng của vật lý 9 đối với việc thi vào lớp 10 và tiếp tục học ban KHTN ở các lớp trên nên yêu cầu đặt ra là phải chọn lựa, sàng lọc và phân loại bài tập để hướng dẫn cách giải cho học sinh là công việc vô cùng quan trọng đối với mỗi giáo viên dạy chính khoá và bồi dưỡng nâng cao.

3

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh Thực tế cho thấy: kiến thức là vô hạn, các loại, các dạng bài tập nói chung, bài tập về mạch điện nói riêng là rất phong phú và đa dạng. Trong đó có thể kể tới các dạng bài tập sau: - Bài tập về mạch điện mắc nối tiếp, mắc song song.

- Bài tập về mạch điện hỗn hợp tường minh.

- Bài tập về mạch điện hỗn hợp không tường minh.

- Bài tập về mạch cầu, mạch đối xứng, mạch tuần hoàn, mạch bậc thang...

Trong quá trình bồi dưỡng vật lý THCS cho học sinh, nếu ta chỉ phân ra các phần cơ, nhiệt, điện, quang; mỗi phần làm một vài bài để học sinh quan sát, ghi chép và ghi nhớ máy móc theo kiểu tái hiện thì rất khó có thể để ghi nhớ bền vững và áp dụng khi cần thiết.

Việc bồi dưỡng học sinh có triển vọng đòi hỏi giáo viên phải định hướng được và phân loại từng dạng bài tập cho học sinh. Với mỗi dạng bài tập trước hết cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản, những điểm cần lưu ý, cung cấp cách giải cụ thể, chọn lựa bài tập cho học sinh luyện giải để nắm vững phương pháp với mức độ từ đơn giản đến phức tạp. Trong các dạng bài tập đó thì việc học sinh biết phân tích cách mắc các bộ phận trong mạch điện phức tạp thì mới có thể bắt tay vào việc giải các bài tập khác.

Trong quá trình dạy học sinh ở các lớp bồi dưỡng, trước khi hướng dẫn cho học sinh kinh nghiệm này, khi gặp bài tập về mạch điện không tường minh thì học sinh thường lúng túng, chỉ có số ít là thực hiện được, còn lại là thực hiện được nhưng chưa đạt yêu cầu, thậm chí là có học sinh không có định hướng giải. Điều đó làm cho học sinh có tâm lí chán nản, ngại học vật lý. Song do điều kiện có hạn về thời gian, điều kiện về phương tiện, đồ dùng, vật chất.. nên không thể nghiên cứu kĩ để trình bày đủ các cho các dạng bài tập về từng loại mạch điện.Trong đề tài của mình tôi chỉ đưa ra một vài kinh nghiệm nhỏ để giúp học sinh biến đổi từ mạch điện hỗn hợp không tường minh trở về mạch điện hỗn hợp tường minh để có thể thực hiện giải một cách đơn giản.Và như vậy, khi học sinh đã biết cách vẽ lại mạch điện thì khi đó học sinh sẽ có sự hứng thú để bắt tay vào việc khai thác nhiều dạng toán, bài toán về mạch điện.

Từ những lí do đã trình bày ở trên để giúp học sinh có khả năng giải toán vật lí phần định luật Ôm, bồi dưỡng học sinh có triển vọng để chọn đội tuyển học sinh giỏi... đạt kết quả cao, tôi đã lựa chọn chuyên đề "Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh" nhằm cung cấp cho học sinh có thêm giải pháp để giải các bài toán loại mạch điện này.

3. Nội dung 3.1. Nhắc lại một số kiến thức cơ bản

4

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh Một mạch điện có thể gồm nhiều đoạn mạch điện. Mỗi đoạn mạch điện ở giữa hai điểm của đoạn mạch điện có thể gồm một hay nhiều bộ phận, các bộ phận có thể mắc nối tiếp hoặc mắc song song với nhau.

3.1.1. Định luật Ôm I=

U R



U = I.R và

R=

3.1.2. Định luật Ôm đối với các loại đoạn mạch 3.1.2.1. Đoạn mạch nối tiếp:

R1

A

U I

R2

C .

+

B _

H.1

* Tính chất: Hai điện trở R1 và R2 có một điểm chung là C. I = I1 = I2.

(1a)

U = U1 + U2.

(2a)

R = R1 + R2.

(3a)

U 1 R1 = .

U 2 R2

(4a)

R1 U .R1 = U. (5a) R1 + R2 R R2 U U2 = I2.R2 = I.R2 = .R2 = U. R1 + R2 R U 1 R1 = Chia U thành U1 và U2 tỉ lệ thuận với R1 và R2.

U 2 R2

*Chú ý:

U1 = I1.R1 = I.R1 =

- Nếu R2 = 0 thì theo (5a) ta thấy :

U2 = 0 và U1 = U.

Do đó trên sơ đồ (H.1). Hai điểm C và B: UCB = I.R2 = 0. Khi đó điểm C coi như trùng với điểm B (hay điểm C và B có cùng điện thế).

- Nếu R2 =  (rất lớn)  U1 = 0 và U2 = U.

3.1.2.2. Đoạn mạch mắc song song: * Tính chất: Hai điện trở R1 và R2 có hai điểm chung là A và B. U = U1 = U2 .

(1b)

I = I 1 + I 2.

(2b)

I 1 R2 = .

I 2 R1

(3b)

1 1 1 = + .

Rtd R1 R2

(4b)

I1 A +

I I2

R1 R2

B _

H.2

5

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh

*Chú ý:

I1 =

U1 U I .R1 .R2 R2 = = = I. R1 R 1 R1 ( R1 + R2 ) R1 + R2

I2 =

U2 I .R1 .R2 R1 U = = = I. R2 R 2 R2 ( R1 + R2 ) R1 + R2

Chia I thành I1 và I2 tỉ lệ nghịch với R1 và R2 : - Nếu R2 = 0 thì theo (5b) ta có:

(5b)

I 1 R2 = I 2 R1

I1 = 0 và I2 = I.

Do đó trên sơ đồ (H.2). Hai điểm A và B có: UAB = 0. Khi đó hai điểm A và B có thể coi là trùng nhau (hay hai điểm A và B có cùng điện thế).

- Nếu R2 =  (rất lớn) thì ta có : I2 = 0 và I1 = I. (Khi R2 có điện trở rất lớn so với R1 thì khả năng cản trở dòng điện của vật dẫn là rất lớn. Do đó ta có thể coi dòng điện không qua R2.)

3.2. Mạch điện hỗn hợp không tường minh 3.2.1. Nhận xét chung - Mạch điện hỗn hợp không tường minh cũng là một loại mạch điện mắc hỗn hợp, song cách mắc khá phức tạp, không đơn giản mà phân tích cách mắc các bộ phận trong mạch điện được ngay. Vì vậy, để thực hiện được kế hoạch giải, bắt buộc phải tìm cách mắc lại để đưa về mạch điện tương đương đơn giản hơn. Có những bài toán mạch điện rất phức tạp khiến học sinh chúng mình khó giải được.

Một trong những cách giải quyết trong tình huống đó là chúng ta tìm cách chuyển mạch điện về những dạng đơn giản hơn nhưng tương đương với mạch ban đầu.

Sau đây là một số Quy tắc để chuyển những mạch điện phức tạp về những dạng đơn giản. Từ đó tìm ra lời giải ngắn gọn cho bài toán. + Quy tắc 1: Chập các điểm có cùng hiệu điện thế Các điểm có cùng hiệu điện thế là các điểm sau đây: - Nối với nhau bằng dây dẫn và ampe kế có điện trở rất nhỏ có thể bỏ qua.

- Các điểm đối xứng với nhau qua trục đối xứng của mạch đối xứng. Trục đối xứng là đường thẳng hoặc mặt phẳng đi qua điểm vào và ra của mạch điện, chia mạch điện thành hai nửa đối xứng. + Quy tắc 2: Tách nút Tách một nút thành hai nút sao cho hai nút vừa tách có cùng điện thế, chập lại ta được mạch điện ban đầu. + Quy tắc 3: Bỏ điện trở Ta có thể bỏ các điện trở (khác 0) nếu hai đầu điện trở đó có điện thế bằng nhau.

6

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh + Quy tắc 4: Mạch tuần hoàn Nếu một mạch điện có các mắt xích giống hệt nhau lặp đi lặp lại một cách tuần hoàn thì điện trở tương đương sẽ không thay đổi nếu ta thêm vào (hoặc bớt đi) một mắt xích. + Quy tắc 5 : Mạch cầu Nếu mạch điện là mạch cầu không cân bằng thì phải chuyển mạch tam giác thành mạch hình sao theo công thức sau: Áp dụng biến đổi mạch sao sang mạch R1

D

A

+

R2

M R5

R3

R4

N

_

A

RM

R2 B

RA

+

H.3

M

_ O

H.4

RN

R4 N

RA =

R1 R3 R1 + R3 + R5

tam giác cho mạng AMN ta có: RM =

R1 R5 R1 + R3 + R5

RN =

R3 R5 R1 + R3 + R5

Đây chỉ là một số cách để tính điện trở tương đương, nếu chúng ta muốn tính cường độ dòng điện hay số chỉ của vôn kế thì phải trở lại mạch ban đầu để tính. * Một số điểm lưu ý: - Trong một mạch điện, các điểm nối với nhau bằng dây nối (hoặc ampe kế) có điện trở không đáng kể được coi là trùng nhau. Khi đó ta chập các điểm đó lại và vẽ lại mạch để tính toán.

- Trong các bài toán, nếu không có ghi chú gì đặc biệt thì ta có thể coi: RA  0 và RV   .

- Khi giải bài toán với những sơ đồ mạch điện mắc hỗn hợp tương đối phức tạp, nên tìm cách đưa về một sơ đồ tương đương đơn giản hơn. Trên sơ đồ tương đương, những điểm có điện thế như nhau (bằng nhau) được gộp lại (chập lại) để làm rõ những bộ phận phức tạp của đoạn mạch được ghép lại để tạo thành đoạn mạch đơn giản hơn.

- Phân tích cách mắc các bộ phận trong mạch điện là bước khá quan trọng, nó giúp ta thực hiện yêu cầu của bài toán tránh được những sai sót.

Cuối cùng, ta áp dụng các tính chất và hệ quả của định luật Ôm đối với từng loại đoạn mạch nối tiếp và song song. Đối với dạng mạch điện hỗn hợp không 7

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh tường minh có rất nhiều bài tập nhưng trong khuôn khổ đề tài này tôi đưa ra hai dạng bài toán cơ bản là: Bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh có sự tham gia của Vôn kế hoặc Ampe kế hoặc cả hai dụng cụ đo đó và dạng bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh có nhiều điện trở.

3.2.1. Các bài tập thí dụ cụ thể: 3.2.1.1. Dạngbài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh có sự tham gia của Vôn kế hoặc Ampe kế *Phương pháp chung: *Bước 1: - Bỏ ampe kế nối dây dẫn lại - Bỏ vôn kế không nối dây dẫn -Trên đường nối dây dẫn nếu không có điện trở thì giáo viên hướng dẫn học sinh biết các điểm trên dây là như nhau và được ký hiệu bằng một chữ cái giống nhau.

Nếu có điện trở thì hai đầu điện trở là hai điểm khác nhau và được ký hiệu bằng hai chữ cái khác nhau. * Bước 2: - Tiến hành vẽ lại mạch điện theo ký hiệu các chữ cái đã được qui định viết trên mạch điện.

- Sau đó xác định chiều dòng điện để vẽ lại sơ đồ mạch điện. * Bước 3: Dựa vào mạch điện ban đầu theo đề bài và mạch điện đã được vẽ lại để tìm số chỉ của ampe kế và vôn kế. Để thực hiện vẽ phương pháp này tôi đưa ra các bài tập ví dụ sau đây.

Bài tập thí dụ 1: (Trích đề thi GVDG Huyện Thanh Chương chu kỳ 2013 2015) Cho mạch điện như H.5:

R2

R1 = 4Ω; R2 = 9Ω; R4 = 2Ω

_ A

UAB = 9V. R3 là biến trở Điều chỉnh R3 có giá trị R3 = 3Ω Tìm số chỉ ampe kế tương ứng với - K đóng - K mở

R4

R1

R3 K

_ + A B H.5

a. Điều chỉnh R3 sao cho số chỉ của ampe kế trong cả 2 trường hợp K đóng và K mở là như nhau.

Tính giá trị R3 (Bỏ qua điện trở của ampe kế, khóa K và dây nối) Hướng dẫn học sinh giải Vì mạch điện này vừa có cả biến trở vừa có cả khoá K, vừa có Ampe kế nên nó trở nên khó quan sát, do đó giáo viên cần hướng dẫn học sinh biết được đặc điểm của đoạn mạch khi K đóng và khi K mở.

8

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh Bước 1: Nhận xét Do khoá K và Ampe kế có điện trở không đáng kể nên khi K đóng và K mở thì mạch điện xảy ra các trường hơp khác nhau.

Bước 2: Thực hiện bài giải: Ampe kế mắc nối tiếp với R4 nên số chỉ ampe kế là cường độ dòng điện qua R4 * Khi K đóng mạch điện được mắc: ((R3//R4) nt R2) // R1 Ta có: U34 =

=> I4 =

R .R U 18 . 3 4 = (V) R3 .R4 R3 + R4 17 R2 + R3 + R4

U 34 9 9 = (A). Vậy số chỉ Ampe kế khi K đóng là A R4 17 17

* Khi K mở mạch điện được mắc: ((R4 nt R1)//R2) nt R3 Ta có: U14 =

U14 9 R ( R + R4 ) 54 U = . 2 1 = (V)=> I4 = I1 = (A) R2 ( R1 + R4 ) R2 + R1 + R4 11 R + R 11 1 4 R3 + R2 + R1 + R4

Dựa vào mạch điện trong hai trường hợp ở câu a thì số chỉ của ampe kế: R .R U . 3 4 R3 .R4 R3 + R4 R2 + R3 + R4 9 R3 = * Khi K đóng là: I A1 = R4 18 + 11R3

* khi K mở là: I A2

R ( R + R4 ) U . 2 1 R2 ( R1 + R4 ) R2 + R1 + R4 R3 + R2 + R1 + R4 27 = = R1 + R4 5 R3 + 18

Với điều kiện IA1 = IA2 =>

9 R3 27 = => R3 = 5,1  18 + 11R3 5 R3 + 18

Bài tập thí dụ 2: Cho sơ đồ mạch điện được mắc như sơ đồ H.6.

A

B

R1

+

_

R4

R2

Biết R1 = 6Ω; R2 = 3Ω; R3 = 8Ω; R4 = 4Ω. Khi đoạn mạch được mắc vào một nguồn điện, ampe kế chỉ 3A. a/ Tính hiệu điện thế của nguồn điện.

D

R3

H.6

A

C

Ơ

b/ Tính dòng điện đi qua R1 và R2.

Hướng dẫn học sinh thực hiện giải 9

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh Với việc lần đầu tiên giải bài toán mạch điện hỗn hợp như thế này, học sinh lúng túng trong việc phân tích mạch điện. Vì vậy, sau khi đã được giáo viên cung cấp việc chập các điểm nối với nhau bằng dây dẫn, ta yêu cầu học sinh quan sát kĩ sơ đồ và nhận xét cách mắc.

Bước 1: Nhận xét Ta thấy các điểm A và D được nói với nhau bằng dây dẫn có diện trở không đáng kể, nên chúng có cùng điện thế và ta chập lại thành một điểm. Như vậy thì giữa hai điểm A và B có một đoạn mạch mắc song song gồm 3 mạch rẽ. Mạch rẽ thứ nhất chứa R1, mạch rẽ thứ hai chứa R2, mạch rẽ thứ ba chứa R3 và R4.

Bước 2: Thực hiện bài giải -Mạch điện được vẽ lại tương đương như sau:

A

+

- Mạch điện được mắc: R1 // R2 // (R3 nt R4 )

B

R1

_

R1 R3

A

Gọi I1, I2, I3,4 là các dòng điện đi qua các điện trở R1, R2, R3 và R4.

R4

H.7 Ơ

a/ Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện cũng chính là hiệu điện thế giữa hai mạch rẽ chứa R3 và R4.

Ta có:

UAB = I34.R34 = I34(R3 + R4) = 3(8 + 4) = 36(V)

b/ Cường độ dòng điện qua R1 và R2 lần lượt là : I1=

U AB 36 = = 6( A) R1 6

I2 =

U AB 36 = = 12 ( A) R2 3

ĐS: U = 36V; I1 = 6A; I2 = 12A. Bài tập thí dụ 3: Cho mạch điện có sơ đồ cách mắc như H.8. Biết: R1 = 6,5Ω; R2 = 6Ω; R3 = 12Ω; R4 = 10Ω; R5 = 30Ω. Ampe kế chỉ 2A. Tính: a/ Hiệu điện thế ở 2 cực của nguồn điện. b/ Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.

R2

B

R4

A

D R3

A R1

R5

C

+ _ H. 8

Hướng dẫn học sinh thực hiện giải Khi học sinh quan sát sơ đồ mạch điện, rất khó để có thể phân tích được cách mắc các bộ phận trong mạch điện, ta yêu cầu học sinh quan sát và nhận xét sơ đồ cách mắc.

10

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh Bước 1; Nhận xét: Ta thấy hai điểm B và C được nối với nhau bằng dây dẫn có điện trở không đáng kể. Do đó, ta sử dụng quy tắc chập hai điểm này lại với nhau.

Khi đó đoạn mạch AC và đoạn mạch CD là hai đoạn mạch mắc nối tiếp, mỗi đoạn mạch đó lại có 2 điện trở được mắc song song. Như vậy, mạch điện gồm: Hai đoạn mạch mắc song song AC và CD mắc nối tiếp với nhau và nối tiếp với điện trở R1 mắc vào nguồn điện.

Bước 2: Thực hiện bài giải

A

- Mạch điện được vẽ lại tương đương như sau:

R5

A

R1 nt {(R2 // R3) nt (R4 // R5)}

R1

a/Điện trở tương đương của mạch AC là :



D

C R3

- Mạch điện được mắc như sau:

R + R3 1 1 1 = + = 2 R AC R2 R3 R2 .R3

R4

R2

+

_

H.9

R AC =

R2 R3 6.12 72 = = = 4(  ) R2 + R3 6 + 12 18

Điện trở tương đương của đoạn mạch CD là: R + R5 1 1 1 = + = 4 RCD R4 R5 R4 .R5

Điện trở toàn mạch là:



R CD =

R4 R5 10 .30 300 = = = 7,5() R4 + R5 10 + 30 40

R = R1 + RAC + RCD = 6,5 + 4 + 7,5 = 18(Ω)

Vậy hiệu điện thế ở hai cực của nguồn điện là: U = I.R = 2.18 = 36(V) b/ Cường độ dòng điện qua R1 là I1: I1 = I = 2(A) Cường độ dòng điện qua R2 và R3 là I2 và I3 : Ta có :

I 2 R3 12 = = =2 I 3 R2 6

Mà : I2 + I3 = I = 2A



I 2 = 2.I 3

(1)

(2)

Kết hợp (1) và (2), ta có : I2 =

4 (A) 3

và I3 =

2 (A) 3

Cường độ dòng điện qua R4 và R5 là I4 và I5: Ta có :

I 4 R5 30 = = =3 I 5 R4 10

Mà: I4 + I5 = I = 2A Kết hợp (3) và (4), ta có :



I 4 = 3.I 5

(3)

(4) I4 =

3 1 (A) và I5 = (A).

2 2

11

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh ĐS:

U = 36V; I1 = 2A; I2 =

4 2 3 1 A; I3 = A; I4 = A; I5 = A. 3 3 2 2

* Phát triển từ một bài toán ban đầu Sau khi hướng dẫn học sinh bài toán gốc rồi để học sinh tự làm được bài rồi giáo viên có thể đưa ra các dạng tương tự từ sơ đồ mạch điện ban đầu để hướng dẫn học sinh cách chập các điểm có điện thế như nhau hay tách các điểm đó ra nếu như dòng điện không thể đi qua giữa chúng. +Ví dụ 1: Như từ sơ đồ mạch điện H.8 ta có thể thay dây dẫn BC bằng một vôn kế có điện trở vô cùng lớn như H.10 thì dòng điện không thể qua được vôn kế ta nên áp dụng quy tắc tách 2 nút B và C(hai điểm có cùng điện thế) ra lúc đó mạch điện có dạng đơn giản là:

R2 A

R3

D

V

R5

C

A

+

R1

R1nt(( R3 nt R5) // (R2 nt R4)) ta dễ dàng tính được Rtđ

-

H.10

Nếu muốn tính chỉ số của Vôn kế thì

R2

Uv = UBC = UBA + UAC = I1.R2 + I2.R3 (I1, I2 là cường độ dòng điện lần lượt chạy qua nhánh trên và nhánh dưới của mạch điện ban đầu) Nếu Uv âm thì điện thế ở C cao hơn ở B và ngược lại.

R4

B M

A

R3

R4

B M

D

A

R5

C +

-

+ Ví dụ 2: Từ sơ đồ mạch điện H.8 ta có thể bỏ R1 ampe kế rồi thay dây dẫn BC bằng một Ampe H.11 kế có điện trở không đáng kể như H.11. Vì Ampe kế có điện trở không đáng kể nên điện thế ở B và C là như nhau ta áp dụng quy tắc chập 2 điểm đó với nhau và mạch điện trở về dạng như đã làm trong trường hợp đầu, mạch điện khi đó có dạng: R1 nt {(R2 // R3) nt (R4 // R5)} ta có thể tính được I1, I2, I3, I4 còn muốn tính chỉ số của Ampe kế thì xét tại nút B ta có: I2 = IA + I4, Nếu cho kết quả IA dương thì dòng điện qua Ampe kế từ B đến C, còn nếu IA âm thì dòng điện chạy từ C đến B. + Ví dụ 3: Tương tự như trên ta có thể thay dây dẫn BC bằng một khoá K như H.12. Khi K mở mạch điện đưa về dạng như giữa BC có vôn kế, còn khi K đóng mạch điện đưa về dạng ban đầu RR22 B RR4 4 như H.8.

B M M + Ví dụ 4: Tương tự ta có thể thay AA DD RK6 RR55 dây dẫn bằng một điện trở như H.13. đến RR33 đây bài toán trở nên phức tạp hơn nhiều, A CC A RR11

++

H.13 H.12

--

12

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh nếu R6 = 0 thì đoạn mạch AD xảy ra trường hợp cầu cân bằng. Nếu điện trở của dây nối vào R6 không đáng kể thì ta có thể chập hai điểm có cùng điện thế là C và D (bỏ điện trở R6) và mạch điện lúc này có dạng: R1 nt {(R2 // R3) nt (R4 // R5)}, hoặc nếu điện trở dây nối vào R6 và R6 vô cùng lớn thì ta có thể tách về hai điểm B và C, chúng có cùng điện thế. Vì thế nên mạch điện có dạng: R1nt(( R3 nt R5) // (R2 nt R4)), từ đó ta tính được Rtđ rồi tính chỉ số Ampe kế tương ứng.

Trường hợp R6 có một giá trị xác định và cầu không cân bằng thì có thể áp dụng quy tắc chuyển từ mạch sao sang tam giác và áp dụng công thức tính được RA, RM, RN đã có trong quy tắc chuyển mạch tương ứng để rồi tính được Rtđ của mạch. Với một bài toán khi đưa ra cho học sinh ta có thể thay đổi một vài dữ liệu để có dạng tương tự theo từng cấp độ tăng dần độ khó sẽ giúp học sinh nắm được cách giải một cách cơ bản nhất.

Bài tập thí dụ 4. (Trích đề thi GVDG Huyện Đô Lương chu kỳ 2011 - 2013 và đề thi chọn đội tuyển HSG tỉnh năm học R1 C A 2007-2008) A

Cho mạch điện như hình vẽ:

+

a/ Ở hình vẽ(H.14).Biết R1=15 

R2

R3

B

_

R4

H.14

R2=R3=R4=10  , RA=0; Ampe kế chỉ 2A.Tính cường độ dòng điện của các điện trở.

A1

R4

A2

R5

A3

R6

b/ Ở hình vẽ (H.15) A

Biết:R1=R2=2  ,R3=R4=R5= + R6=4  ,UAB=12V,RA=0.Tính cường độ dòng điện qua các điện trở, độ giảm thế trên các điện trở và chỉ số ampe kế (nếu có).

R2

R1

R3

B _

H.15

Hướng dẫn học sinh thực hiện giảii Đây là 2 bài mà phòng GD Đô Lương đã từng ra để tổ chức thi cho học sinh chọn vào đội tuyển HSG Tỉnh năm học 2007 - 2008, và hội thi GVDG Huyện chu kỳ 2011 - 2013.

Có thể thấyđây là một trong dạng toán khó, vừa phải chập điểm vừa tính số chỉ của ampe kế, và tiền đề cho việc giải mạch điện tuần hoàn .

Trong sơ đồ H.14 vai trò của Ampe kế là đo cường độ dòng điện mà điện trở bằng 0 nên khi tính Rtđ ta có thể bỏ Ampe kế để chập 2 điểm có cùng điện thế C và B với nhau và vẽ lại mạch điện, và rồi tính cường độ dòng điện qua R4 và cường độ dòng điện trong mạch chính để tính số chỉ của Ampe kế.

13

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh Ở sơ đồ mạch điện H.15 các Ampe kế đều có điện trở bằng 0 nên ta chập các điểm có cùng điện thế và vẽ lại sơ đồ mạch điện rồi mới tính được điện trở tương đương và tính cường độ dòng điện tương ứng sau đó dựa vào sơ đồ gốc để xác định số chỉ của các Ampe kế.

Bước 1. Nhận xét: Ở sơ đồ mạch điện H.14 do ampe kế có triện trở bằng 0 nên ta có thể nối tắt (Chập hai điểm có cùng điện thế là C và B) Ở sơ đồ mạch điện H.15 các Ampe kế đều có điện trở bằng 0 nên ta chập các điểm có cùng điện thế và vẽ lại sơ đồ mạch điện Bước 2. Thực hiện bài giải: a) -Vẽ lại sơ đồ mạch điện như H.16 -Do [R2nt(R3//R4)] nên điện trở tương đương của mạch dưới: Rd = R2 +

R1 A +

R3. R4 10.10 = 10 + = 15 R3 + R4 10 + 10

R3

B _

R2 R4

-Do R1//Rd nên: RAB=

R1. Rd 15.15 = = 7.5 R1 + Rd 15 + 15

H.16

- Cường độ dòng điện qua mạch chính: I = - Cường độ dòng điện qua R2: I 2 =

U AB U AB = RAB 7.5

U AB U AB = Rd 15

- Cường độ dòng điện qua R3,R4: I3 = I 4 = - Chỉ số của Am pe kế : I a = I − I 4 =

U AB U AB − = 2( A)  U AB = 20V 7.5 30

- Cường độ dòng điện qua R3,R2 : I3 = I 4 = - Cường độ dòng điện qua R1: I1 =

I 2 U AB = 2 30

20 2 20 4 = A, I 2 = = A 30 3 15 3

U AB 20 4 = = A R1 15 3

R4 b ) -Sơ đồ được vẽ lại như H.17: R5

- Chỉ số của am pe kếA1: A +

R1

.

M

R6 R2 R3 H.17

B _ 14

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh IA 1 = I4 =

U AB 12 = = 3( A) R4 4

- Do R5//[R2nt(R6//R3)] nên điện trở tương của mạch MB:

RMB

 R .R  R5  R2 + 6 3  4  2 + 4.4  R6 + R3  4+4 =  =  = 2 R6 .R3 4.4 4+2+ R5 + R2 + 4+4 R6 + R3

- Cường độ dòng điện qua R1:I1=

U AB 12 = = 3( A) R1 + RMB 2 + 2

- Hiệu điện thế giữa hai điểm MB:UMB= UAB - UAM=12 - 6= 6(V) U MB 6 = = 1,5( A) R5 4

- Cường độ dòng điện qua R5: I5=

- Cường độ dòng điện qua R2: I2=I1-I5= 3-1,5=1,5(A) - Cường độ dòng điện qua R3 và R6 :I3=I6=

I 2 1,5 = = 0, 75( A) 2 2

- Chỉ số của am pe kế A2:

IA 2= IA 1+I5= 3+1,5=4,5(A)

- Chỉ số của am pe kế A3:

IA 3= IA 2+I6= 4,5+0,75=5,25(A)

Bài tập thí dụ 5: Cho 2013 ampe kế không lí tưởng; 2013 vôn kế giống nhau không lí tưởng.

Mắc như H.18, Ampe kế A1 chỉ 2A; Ampe kế A2 chỉ 1,5A; vôn kế V1 chỉ 503,5V. Hãy tìm tổng số chỉ của 2013 vôn kế trong mạch điện?

1

2

2012

3

2013

+ U

1

2

3

2011

2012

2013

_ H.18

Hướng dẫn học sinh thực hiện giải Sau khi học sinh đã thực hiện tốt việc xét điện thế ở các điểm để chập lại và vẽ lại mạch thì giáo viên tiếp tục cho học sinh làm quen với dạng mạch điện có xét thêm vai trò, chức năng của vôn kế trong mạch khi vôn kế có điện trở giới hạn xác định và khi có điện trở vô cùng lớn.

Bước 1:Nhận xét

15

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh Tại nút A ta có IA1= IV1+IA2 hay IV1= IA1+IA2, ta tính được RV mỗi nhánh và kết hợp số chỉ của vôn kế tương ứng ta tính được IA1= IA2 +

U1 ..... IA2013 =IV2013 sau đó Rv

ta tính được tổng số chỉ của các vôn kế.

Bước 2: Thực hiện giải Từ hình vẽ ta có dòng điện qua vôn kế V1 là : I = 2 – 1,5 = 0,5A Điện trở của mỗi vôn kế là: Rv = U1/I = 503,5: 0,5 = 1007 

(1)

Từ mạch điện ta có: IA1= IA2 +

U U1 U , IA2= IA3 + 2 , ...., IA2012 = IA2013 + 2012 , IA2013 =IV2013 Rv Rv Rv

Cộng vế với vế của các phương trình trên ta có: IA1= IV2013 +

U 2012 U 2011 U U + +...............+ 2 + 1 Rv Rv R v Rv

(2)

Từ (1) và (2) ta suy ra :U1 + U2 +U3 +......+ U2013= IA1.Rv= 2.1007= 2014 (V) 3.2.2.2. Dạng mạch điện hỗn hợp nhiều điện trở * Phương pháp chung: Khi gặp dạng mạch điện nhiều điện trở(mạch điện hình lập phương mà mỗi cạnh có điện trở đều bằng nhau). Điều đầu tiên mà ta cần quan tâm đó là biết dòng điện đi vào đỉnh nào và ra ở đỉnh nào để xác định cách chập các điểm để vẽ lại được sơ đồ mạch điện tương ứng, có thể xảy ra trường hợp có mặt đối xứng là trường hợp dòng điện đi vào và ra ở hai đỉnh đi qua mặt phẳng chia khối hộp thành 2 nửa bằng nhau ta có thể xác định được các đỉnh đối xứng để chập chúng lại với nhau, hay trường hợp các đỉnh cách đều điểm vào và ra của dòng điện ta cũng có thể chập chúng với nhau(có cùng điện thế), có những trường hợp khi chập các đỉnh thì có một số điện trở bị nối tắt (quy tắc bỏ điện trở) thì trong mạch vẽ lại không có các điện trở đó.

Bài tập thí dụ 6: Cho sơ đồ mạch điện như H.19. Các điện trở đều bằng nhau và có giá trị là r = 12Ω. Điện trở dây nối không đáng kể. Ampe kế chỉ 2,4A. a/ Tính điện trở tương đương của toàn mạch. b/ Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện.

Hướng dẫn học sinh thực hiện giải Đến đây, học sinh gặp phải một sơ đồ mạch điện phức tạp hơn, không chỉ đơn giản là chập các

R10

D' R9

C'

R11 R12

R6

A'

B'

R8

R5

D

R1

R7

R2

'

R4

A

’

16

R3

A

C

H.19

B

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh điểm được nối bằng dây dẫn mà học sinh cần phải xác định các yếu tố của định luật Ôm (I. U, R) và dòng điện đưa vào mạch như thế nào. Từ đó mới đánh giá được điện thế tại các điểm, khi đó những điểm nào có cùng điện thế ta chập lại làm một. Đối với dạng bài tập này ta có thể cung cấp thêm các thường hợp khác nhau để học sinh nắm chắc cách chập các điểm có cùng điện thế một cách linh hoạt.

Bước 1: Nhận xét Ta nhận thấy: - Các điện trở được mắc vào các cạnh của hình lập phương.

- Theo đề bài các điện trở này có cùng giá trị.

- Dòng điện được đưa vào ở nút A, đi ra ở nút C’(hai đầu đường chéo của hình lập phương).

Như vậy, các điểm B, D. A’ có cùng điện thế ta chập lại làm một. Tương tự như vậy, các điểm C, B’, D’ cũng có cùng điện thế ta chập lại làm một. Do đó mạch điện thực chất gồm 3 đoạn mạch mắc nối tiếp nhau. Trong đó đoạn mạch AB có 3 điện trở R1, R2, R3 mắc song song, đoạn mạch BC có 6 điện trở mắc song song, đoạn mạch CC’ có 3 điện trở mắc song song.

Bước 2: Thực hiện kế hoạch giải - Mạch điện được vẽ lại tương đương như sau: R4 R5 R6

R1 +A

R10

B A

H.20

C

R2

R7

R11

R3

R8

R6

-

C’

R9

-Mạch điện được mắc: (R1//R2//R3)nt(R4//R5//R6//R7//R8//R9)nt(R10//R11//R12) a/ Điện trở tương đương của đoạn mạch AB là: 1 1 1 1 1 1 1 3 = + + = + + = R AB R1 R2 R3 r r r r



R AB =

r ( ) 3

Điện trở tương đương của đoạn mạch BC là: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 = + + + + + = + + + + + = RBC R4 R5 R6 R7 R8 R9 r r r r r r r



R BC =

r () 6

Điện trở tương đương của đoạn mạch CC’ là: 17

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh 1 1 1 1 1 1 1 3 = + + = + + = RCC ' R10 R11 R12 r r r r



R CC' =

Vậy điện trở tương đương của toàn mạch AC’ là: RAC’ = RAB + RBC + RCC’ r 3

r 6

r 3

= + + =

D'

5r 5.12 = = 10() .

6 6

RAC’ = 10Ω;

R10

C'

R11

R9

b/ Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện là : UAC’ = I.RAC’ = 2,4.10 = 24 (V) ĐS:

r () 3

A'

R12

B'

R8

UAC’ = 24V.

R6

A D R5 * Dạng tương tự ta cho dòng điện R7 C vào ở D và ra ở C' như H.21 do các R2 R1 ' R4 ' ' ’ điểm D ,C,B,A có điện thế như H.21 nhau (mặt đối xứng mặt) nên ta có R3 thế chập các điểm này lại với nhau, như B A thế thì có 2 điện trở bị nối tắt là R7 và R12 vì ở 2 đầu của mỗi điện trở đó có cùng điện thế. Mạch điện lúc này có dạng như H.22 R9

và ta dễ dàng tính được Rtđ=

3r 3.12 = =9  .

4 4

Kết hợp số chỉ của Ampe kế ta tính được hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện.

R10

D

D.’C A’B

R8

+

C’ _

R11

R2

R5

R1

R6 R3

R4

H.22

* Cũng mạch hình lập phương đó ta có thể cho học sinh làm thêm bài nữa đó là cho dòng điện vào ở D và ra ở C (hay vào ở D ra ở D,' hay vào ở D và ra ở A hoàn toàn tương tự) lúc đó các điểm D', A có R10 D' cùng điện thế( mỗi cạnh của hình lập C' phương) nên ta chập các điểm đó lại với R11 R9 nhau, tương tự ta chập 2 điểm C',B lại A' R12 với nhau ta có mạch điện được biến đổi R6 như H.24 .

B' R8 Ta dễ dàng tính được điện trở tương A D R5 C đương là: 7 r 7.12 Rtđ = = = 7 .

12 12

R1

'

R7

R2

’

R4 R3

A

B H.23

18

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh Kết hợp số chỉ của Ampe kế ta tính được hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện.

R8

R10 R3

D + +

R9 R1

H.24

A

.

D’

R2

A’

.

R5

B’

.

R12

R6

B

.

R11

C’

R7

C _

R4

3.2.3. Một số bài tập áp dụng

R3

V

Bài tập 1: Cho mạch điện có sơ đồ như H.25: Biết R1 = 600Ω; R2 = 500Ω;

R1

R2

K

R3 = 700Ω; U = 100V. Dây nối và khoá K có điện trở không đáng kể. a/ Giả sử vôn kế có điện trở RV = 2000Ω.

+ U

Tìm số chỉ của vôn kế khi khoá K đóng, khóa K mở.

_ H.25

b/ Giả sử vôn kế có điện trở rất lớn RV =  . Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch khi khoá K đóng. c/ Nếu tháo bỏ điện trở R3 và thay vôn kế bằng một ampe kế có điện trở không đáng kể thì ampe kế chỉ bao nhiêu ? Đáp số: a/ K đóng: UV = 38,8V; K mở: UV = 60V b/ I = 0,09A

c/ IA = 0,166A

Bài tập 2: (Trích đề thi học sinh giỏi vật lí 9 huyện Nghi Lộc Năm học 2013 2014) Cho mạch điện như hình vẽ H.22. Biết: UMN = 24V không đổi, các điện trở R1 = 2; R2 = 3; R3 = 4; R4 = 4; R0 = 2.

R0 Cho rằng ampe kế và khóa K có điện trở M N _ không đáng kể, vôn kế có điện trở rất lớn.

R+ 1 a) Khi K mở, tính cường độ dòng điện qua R2 B R 3 K mạch chính và số chỉ của vôn kế.

D A A V

R4 E H.26

19

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh b) Khi K đóng tính số chỉ của ampe kế và vôn kế. c) Hoán vị vôn kế và ampe kế, hãy tính lại số chỉ của vôn kế và ampe kế khi K đóng.

KẾT LUẬN 1. Kết quả đạt được Với quá trình hướng dẫn, thực hiện, kiểm tra chặt chẽ, tôi nhận thấy khi hướng dẫn học sinh làm bài tập về mạch điện phức tạp thì trước hết tôi phải dạy kinh nghiệm giải toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh, có như vậy thì học sinh mới có cơ sở để khai thác tiếp các dạng bài tập khác về mạch điện. Sau khi hướng dẫn cho học sinh kinh nghiệm này, phần lớn học sinh thực hiện bài toán đã đạt yêu cầu, số ít thực hiện chưa đạt yêu cầu, chỉ còn lại một vài học sinh không thực hiện được. Từ đó gây cho học sinh niềm đam mê, yêu thích bộ môn Vật lý hơn.

Kết quả cụ thể: Khảo sát trên 15 em học sinh trong đội tuyển bồi dưỡng chọn học sinh giỏi tham gia kì thi học sinh giỏi Huyện Đô Lương môn vật lí lớp 9 năm học 2012 - 2013 với hình thức kiểm tra tự luận 60 phút về nội dung phần bài tập đối với mạch điện hỗn hợp nâng cao (Nội dung đề thi có trong phần phụ lục): cho kết quả như sau: Kết quả

HS thực hiện đạt yêu cầu

HS thực hiện chưa đạt yêu cầu

HS không thực hiện được

Số HS khảo sát

15

SL

%

SL

%

SL

%

3

20,0

7

46,7

5

33,7

Những em thực hiện đạt yêu cầu là những em có tư duy tố và khi tôi hướng dẫn thực hiện giải bài toán về mạch điện các em đều nắm được kiến thức tốt.

Trong kỳ thi học sinh giỏi huyện Đô Lương môn vật lí 9 năm học 2012 - 2013 của 20

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh tôi trực tiếp bồi dưỡng: Có 3 em tham gia thì 1 em được giải ba, 2 em đạt giả Khuyến khích.

Trong quá trình bồi dưỡng cho học sinh mũi nhọn, học sinh thuộc đội tuyển dự thi học sinh giỏi, điều mà tôi nhận thấy hầu hết ở học sinh là đối với những mạch điện phức tạp, các em đều bị lúng túng, bế tắc không tìm ra hướng để phân tích mạch điện. Do đó khi đưa đề tài này vào áp dụng cho các em trong quá trình bồi dưỡng tôi thấy các em thích thú hơn trong việc giải các bài toán về mạch điện và hiệu quả của việc giải đó được nâng lên rõ rệt.

Cụ thể khảo sát trên 13 em học sinh trong đội tuyển bồi dưỡng chọn học sinh giỏi tham gia kì thi học sinh giỏi Huyện Đô Lương môn vật lí lớp 9 năm học 2013 - 2014 với hình thức kiểm tra tự luận 60 phút về nội dung phần bài tập đối với mạch điện hỗn hợp nâng cao (Nội dung đề thi có trong phần phụ lục) cho kết quả như sau: Kết quả HS thực hiện đạt HS thực hiện HS không yêu cầu Số HS khảo sát

13

chưa đạt yêu cầu

thực hiện được

SL

%

SL

%

SL

%

8

61,5

3

23,1

2

15,4

Cũng chính trong năm học này, đội tuyển tham gia dự thi học sinh giỏi Huyện Đô Lương môn vật lí 9 do tôi bồi dưỡng đạt kết quả cao nhất trong 5 năm gần đây, cụ thể là: Có 3 em tham gia thì 1 em được giải nhất, 2 em giải nhì, năm học nào bộ môn vật lí 9 tôi giảng day và bồi dưỡng đều có học sinh được chọn vào dự tuyển học sinh giỏi cấp Tỉnh với kết quả khả quan.

2. Bài học kinh nghiệm Như tôi đã trình bày ở phần đầu, đề tài chỉ nghiên cứu một số bài toán trong phạm vi mạch hỗn hợp không tường minh nhằm cung cấp cho học sinh phương pháp giải đối với mạch điện loại này. Để giúp học sinh có hứng thú và nảy sinh tình huống có vấn đề khi học tập thì giáo viên cứ cho học sinh giải các bài toán về mạch điện hỗn hợp tường minh với 2, 3 rồi 4 điện trở. Sau đó, giáo viên mới đưa ra loại mạch hỗn hợp không tường minh ở dạng đơn giản, khi đó học sinh sẽ bắt đầu gặp khó khăn khi thực hiện giải, lúc này giáo viên hướng dẫn cho học sinh phần kiến thức mục 3.2.1.

Nhận xét chung “...một số điểm lưu ý ” và cùng học học sinh tiến hành giải rồi mới nâng dần lên mạch hỗn hợp không tường minh ở mức độ từ đơn giản đến phức tạp trong quá trình đó giáo viên nên khai thác sâu cách phát triển các bài toán từ bài toán ban đầu nhằm khắc sâu phương pháp giải cho dạng đó một cách kỹ lưỡng như tôi đã trình bày trong đề tài.

Việc tôi đưa vào bài tập thí dụ 6 trong phần nội dung muốn sau khi học sinh đã được làm quen với việc chập các điểm có cùng điện thế (2 đầu dây dẫn, khoá K, 21

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh ampe kế... có điện trở không đáng kể), giáo viên tiếp tục giới thiệu cho học sinh dạng toán về mạch điện có xét đến vai trò, chức năng của vôn kế trong mạch khi mà vôn kế có những giá trị về điện trở khác nhau, hoặc là trên nhánh chứa vôn kế có mắc thêm các bộ phận tiêu thụ điện khác để việc tiếp thu của học sinh được liền mạch và có sự lôgíc khi chuyển từ dạng này sang dạng khác, sau khi hướng dẫn cho học sinh mọi dạng bài tập ở trên lớp, cần giao thêm các bài tập thuộc dạng đó để học sinh áp dụng làm ở nhà. Ở đây tôi thấy: Với cách xét điện thế tại các điểm để tìm ra những điểm có cùng điện thế để vẽ lại mạch điện tương đương đơn giản hơn, khi mà học sinh đã nắm vững kiến thức cơ bản. Với phương pháp này sẽ giúp học sinh tránh được tâm lí lo sợ khi gặp mạch điện loại này, đồng thời học sinh sẽ giải chính xác và đơn giản hơn nhiều nếu để nguyên mạch điện ban đầu (thậm chí có nhiều mạch điện nếu để nguyên mạch ban đầu sẽ không thể giải được). Để thực hiện tốt việc xét điện thế để vẽ lại mạch và phân tích mạch điện thì nhất thiết học sinh phải được giáo viên cung cấp và từ đó nắm vững các quy tắc chuyển mạch mà tôi đã đề cập.

Việc phân tích mạch điện là rất cần thiết để thực hiện kế hoạch giải toán.

Song, trong quá trình làm bài, học sinh chỉ nháp mà không cần trình bày phần này.

Trong quá trình hướng dẫn học sinh thực hiện giải, tôi đã trình bày thành 2 bước: Bước 1:

Nhận xét

Bước 2:

Thực hiện kế hoạch giải.

Trong bài làm, học sinh chỉ cần trình bày từ bước 2, phần thực hiện kế hoạch giải. Để kết quả được chính xác và độ sai số là thấp nhất thì các phép tính nên biến đổi ở biểu thức chữ, chỉ thay giá trị bằng số vào các đại lượng ở biểu thức cuối cùng, sau đó kiểm tra lại kết quả xem có phù hợp với điều kiện bài toán và thực tế không.

Mong rằng, đề tài này sẽ giúp học sinh giải toán vật lí phần mạch điện hỗn hợp không tường minh được tốt hơn nhằm góp phần nâng cao hiệu quả, chất lượng dạy và học vật lý cấp THCS nói chung và trường THCS Thái Sơn nơi tôi đang công tác.

Trong quá trình tìm hiểu và đúc rút kinh nghiệm, chắc chắn không thể tránh khỏi thiếu sót mà có thể bản thân tôi chưa phát hiện ra. Để nội dung và hình thức đề tài thêm phong phú, tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của các Hội đồng khoa học, của bạn đọc và đồng nghiệp.

Tôi xin chân thành cảm ơn !

22

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đoàn Duy Hinh,(tháng 04 năm 2009), Sách Bài Tập Vật Lý 9, NXB Giáo Dục, in tại Công ty Thống kê & Sản xuất Bao bì Huế.

2. Mai Lễ - Nguyễn Xuân Khoái, (năm 2005), 500 bài tập Vật lí 9 - Biên soạn theo chương trình và SGK mới, NXB Hà Nội, in tại công ty in Tân Bình, TP Hồ Chí Minh.

3. Phan Hoàng Phong, (tháng 6/2007), 500 bài tập Vật lí THCS, NXB ĐHQG Thành Phố Hồ Chí Minh, in tại công ty in Hưng Phú, TP Hồ Chí Minh.

4. Phạm Thị Ngọc Thắng - Nguyễn Thị Hồng Việt, (tháng 5 năm 2005), Sách Giáo Viên Vật Lý 9, NXB Giáo Dục, in tại công ty cổ phần Sách giáo khoa tại TP - Hà Nội.

5. Phạm Thị Ngọc Thắng - Nguyễn Văn Thuận, (tháng 1 năm 2012), Sách Giáo Khoa Vật Lý 9, NXB Giáo Dục Việt Nam, in tại công ty TNHH MTV In & Văn hoá phẩm.

6. Tập đề tích luỹ hàng năm qua các cuộc thi HSG và GVDG các huyện Nghi Lộc, Thanh Chương, Đô Lương.

23

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh

PHỤ LỤC PHÒNG GIÁO DỤC&ĐT ĐÔ LƯƠNG TRƯỜNG THCS THÁI SƠN

ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG LỚP 9, MÔN VẬT LÍ 9 NĂM HỌC 2012-2013 (Thời gian làm bài 60 phút) Câu 1: Cho mạch điện như hình sau: U = 6V; r = R1 = 1 Ω; Đèn ghi 3V – 3W. a. Tính điện trở Rđvà cường độ dòng điện định mức Iđ của đèn. Hỏi đèn sáng như thế nào? r A B b. Để đèn sáng bình thường người ta + _ lấy một điện trở Rx mắc thêm vào mạch. Hỏi Rx phải mắc như thế nào và Đ có giá trị bao nhiêu ?

R X Câu 2: Cho mạch điện như hình vẽ. Mắc hai đầu A, B của mạch vào một nguồn điện có hiệu điện thế U = 6V không đổi. Ampe kế có điện trở rất nhỏ. - Khi khóa K1 mở, khóa K2 đóng, số chỉ của Ampe kế là 0,4A. A B A _ + - Khi khóa K1 đóng, khóa K2 mở, số K1 chỉ của Ampe kế là 0,2A. - Khi khóa K1 và K2 đều mở, số chỉ của Ampe kế là 0,1A.

R1

R2

R3

a. Tìm R1, R2, R3. b. Hỏi khi khóa K1 và K2 đều đóng, số

K2 24

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh chỉ của Ampe kế là bao nhiêu?

A ĐÁP ÁN

+

Câu 1: a. Điện trở của đèn và dòng điện định mức của đèn.

B _

r

I

Rđ = Uđ2/ Pđ = 32/ 3 = 3Ω

Đ I1

Iđ = Pđ/ Uđ = 3/3 = 1A I = U/ R1 + r + Rđ = 6/ 3+1+1 = 1.2(A)

I2

X

C

R

RX

Vì I > Iđ nên đèn sáng quá mức. b. + Cách 1: mắc Rx nối tiếp vào mạch để có IC = Iđ = 1A. IC = U/ Rtđ = U/ (Rđ + r + R1 + Rx) = 6/ (5 + Rx) Suy ra: 6/ (5 + Rx) = 1 Suy ra: Rx + 5 = 6 Suy ra: Rx = 6 – 5 = 1 Ω + Cách 2: Rx mắc song song với đèn (Rx//Đ) nt R1 nt r Vì đèn sáng bình thường nên: UAC = Uđ = 3V; I1 = Iđ = 1A Suy ra: UCB = U – Uđ = 6 – 3 = 3V Ta có: RAC = RCB.

3. Rx /3 + Rx = 2

Suy ra: 3Rx = 6 + 2 Rx

Suy ra: Rx = 6Ω

Câu 2: a. Điện trở R1, R2, R3 là * Khi K1 mở, K2 đóng: R2, R3 bị đoản mạch, dòng điện chỉ qua R1 với cường độ dòng điện I1 = 0,2A: ADCT: I1 = U/R1 Suy ra R1 = U/ I1 = 6/0,4 = 15(Ω) * Khi K1 đóng, K2 mở: R1, R2 bị đoản mạch, dòng điện chỉ qua R3 với cường độ dòng điện I3 = 0,2A: ADCT: I3 = U/ R3 Suy ra R3 = U/ I3 = 6/0,2 = 30(Ω) * Khi K1 và K2 mở . Ba điện trở mắc nối tiếp nhau nên: Rtđ = R1 + R2 + R3 Suy ra: Rtđ = 15 + R2 + 30 Số chỉ của ampe kế chính là dòng điện qua cả ba điện trở nối tiếp nhau.

ADCT: I = U/Rtđ = 6/45 + R2 Suy ra: R2 = 15(Ω) Vậy: R1 = 15(Ω); R2 = 15(Ω); R2 = 30(Ω) b. Khi K1, K2 đều đóng, Ta có mạch gồm 3 điện trở mắc song song với nhau nên số chỉ của ampe kế là: 25

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh ADCT: I’ = U/Rtđ = U (1/R1 + 1/R2 + 1/R3) I’ = U (1/15 + 1/15 + 1/30) Suy ra: I’ = 1(A) Thái Sơn, ngày 7 tháng 11 năm 2012 HIỆU TRƯỞNG

Người soạn đề

Đã ký Đặng Quang Sáu

Vương Thị Bình MỤC LỤC Nội dung

Phần Mở đầu: 1 - Lí do chon đề tài.

2- Mục đích nghiên cứu.

3 - Nhiệm vụ nghiên cứu.

4 - Phương pháp nghiên cứu.

2 - Đối tượng nghiên cứu.

Phần Nội dung: 1 - Cơ sở lí luận.

2 - Thực trạng.

3 - Nội dung.

3.1 - Nhắc lại một số kiến thức cơ bản.

3.1.1 - Định luật Ôm.

3.1.2 - Định luật Ôm đối với các loại đoạn mạch.

3.2 - Mạch điện hỗn hợp không tường minh 3.2.1 - Nhận xét chung 3.2.2 - Các bài tập thí dụ cụ thể 3.2.2.1 - Dạng bài toán về đoạn mạch hỗn hợp không tường minh có sự tham gia của Vôn kế và Ampe kế + Bài tập thí dụ 1 + Bài tập thí dụ 2 + Bài tập thí dụ 3 + Bài tập thí dụ 4 + Bài tập thí dụ 5.

3.2.2.2 - Dạng đoạn mạch hỗn hợp nhiều điện trở

Trang 1 1 1 1 2 3 3 4 4 5 5-6 6 6 8 8 8-9 9-10 10-13 13-15 15-16 16 26

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh + Bài tập thí dụ 6 3.2.3 - Các bài tập áp dụng Phần Kết luận 1 - Kết quả đạt được 2 – Bài học kinh nghiệm.

Tài liệu tham khảo.

Phụ lục.

17-19 20 21-23 21-22 22-23 24 25-26

27

Đề tài: Hướng dẫn học sinh giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh

28