Đề tài Hướng dẫn học sinh tự giải bài tập vật lý phần điện học lớp 9 ở trường THCS Huỳnh Thúc Kháng, Bắc Trà My năm học 2010-2011

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài : HƯỚNG DẪN HỌC SINH TỰ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN ĐIỆN HỌC LỚP 9 Ở TRƯỜNG THCS HUỲNH THÚC KHÁNG, BẮC TRÀ MY NĂM HỌC 2010-2011. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Môn vật lý là một trong những môn học khá quan trọng trong nhà trường phổ thông, đồng thời nó cũng được áp dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày của mỗi con người chúng ta. Hơn nữa môn học này ngày lại càng yêu cầu cao hơn để đáp ứng kịp với công cuộc CNH- HĐH đất nước , nhằm từng bước đáp ứng mục tiêu giáo dục đề ra " Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài", góp phần xây dựng Tổ Quốc ngày một giàu đẹp hơn. Để nâng cao hiệu quả dạy học ngành giáo dục đang đẩy mạnh thực hiện phương pháp dạy học tích cực, một trong các giải pháp nâng cao hiệu quả của phương pháp dạy học tích cực thì việc giúp cho học sinh rèn luyện khả năng tự học là rất cần thiết. Hiện nay ở trường THCS Huỳnh Thúc Kháng việc tự học của học sinh còn hạn chế, đăc biệt là việc tự giải bài tập của học sinh. Đối với bài tập ở phần điện học của lớp 9 luôn là điều mà nhiều thế hệ học sinh của trường lo lắng. Qua kinh nghiệm hơn 5 năm giảng dạy tại trường, tôi thấy khả năng phân tích mạch điện của học sinh còn hạn chế dẫn đến khó khăn của học sinh trong việc giải bài tập. Làm thế nào để giúp học sinh giải quyết vấn đề trên luôn là niềm trăn trở của người thầy. Hơn nữa chương trình môn vật lý lớp 9, dung lượng bài tập khá nhiều, trong khi đó số tiết để giải bài tập cho các em còn ít. Do vậy việc hướng dẫn cho học sinh tự giải bài tập là rất cần thiết. Từ suy nghĩ như trên tôi đã hướng dẫn học sinh tự giải bài tập. Ý tưởng này được tôi áp dụng trước hết với phần điện học. Vì vậy tôi chọn đề tài “hướng dẫn học sinh tự giải bài tập vật lý phần điện học lớp 9 ở trường THCS Huỳnh Thúc Kháng, Bắc Trà My Năm học 2010-2011”. II. CƠ SỞ LÝ LUẬN. Từ thực tế giảng dạy cho thấy, trong quá trình giải bài tập học sinh thường nhầm lẫn công thức áp dụng cho hai loại đoạn mạch song và nối tiếp, chưa biết vận dụng các giữ kiện của đề như “ đèn sáng bình thường”, nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn là phần năng lượng nào và nhiệt lượng mà vật thu vào là phần năng lượng nào…Cơ bản nhất là vẫn còn một số học sinh chưa rút được các đại lượng trong công thức. Hiểu biết về điện của học sinh còn hạn chế nên tiếp thu bài chậm, lúng túng từ đó không nắm chắc các kiến thức, kĩ năng cơ bản, định lý, công thức cho nên khó mà hoàn thiện được một bài toán điện học lớp 9. Đa số các em chưa có định hướng chung về phương pháp học lý thuyết, biến đổi công thức, hay phương pháp giải một bài toán vật lý. Kiến thức toán còn hạn chế nên không thể tính toán được mặc dù đã thuộc lòng các công thức. Học sinh đọc đề hấp tấp, qua loa, khả năng phân tích đề, tổng hợp đề còn yếu, lượng thông tin cần thiết để giẩi toán còn hạn chế. Học sinh vẽ sơ đồ mạch điện còn lúng túng. Một số vẽ sai hoặc không vẽ được do đó không thể giải được bài toán. Một số chưa thuộc công thức và ký hiệu các đại lượng trong công thức. Một số khác không biết biến đổi công thức, còn nhầm lẫn giữa các công thức mạch điện nối tiếp và mạch điện song song. Chưa có thói quen định hướng cách giải một cách khoa học trước những bài toán điện một chiều lớp 9. Khả năng phân tích mạch điện của các em còn yếu, chưa phân biệt được phần nào mắc nối tiếp, phần nào mắc song song nên không vận dụng công thức hợp lý cho từng phần trong mạch điện. III. CƠ SỞ THỰC TIỄN. Trước đây việc giải bài tập của học sinh chỉ được chú ý đến phương pháp giải bài tập đơn thuần trong các tiết giải bài tập trong chương trình. Còn việc giải bài tập của học sinh ở nhà do học sinh tự tìm phương pháp giải mà chưa được trang bị khả năng tự giải bài tập. Đặc biệt bài tập phần điện học là dạng bài tập mà học sinh cho là khó và phức tạp thì việc trang bị cho học sinh khả năng này là rất cần thiết. Đối với bài tập phần điện học thì học sinh gặp khó khăn ở những vấn đề sau: Việc phân tích mạch điện. Việc vận dụng các công thức của mạch nối tiếp và mạch song song. Việc phối hợp các công thức với nhau để giải bài tập. Kiến thức môn toán của các em còn hạn chế. Kết quả khảo sát đầu năm như sau: Lớp TSHS 3,5-4,9 5-6,4 6,5-7,9 8-10 TBTL SL TL SL TL SL TL SL TL SL TL 9/1 28 11 39,3 16 53,6 2 7,1 0 0 18 64,3 9/2 27 8 29,6 16 59,3 2 7,4 1 3,7 19 51,4 K9 55 19 34,5 32 56,4 4 7,3 1 1,8 37 67,3 Để khắc phục các hạn chế đó tôi đã hướng dẫn cho học sinh cách phân tích mạch điện, cách vận dụng các công thức cho từng loại mạch điện, cách phối hợp các công thức với nhau và một số thủ thuật để khắc phục bớt các hạn chế về kiến thức môn toán của các em. Với phương pháp hướng dẫn của tôi mang lại những thành quả nhất định cho học sinh và tôi nghĩ phương pháp này sẽ mang lại nhiều thành công hơn nữa trong nhiều năm học sau. IV. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. 1. Phương pháp để giải một bài tập vật lý phần điện học. B1: Tìm hiểu, tóm tắc đề bài, vẽ mạch điện (nếu có). B2 : Phân tích mạch điện, tìm công thức liên quan đến các đại lượng đã cho và các đại lượng cần tìm. B3: Vận dụng các công thức đã tìm ở bước 2 để giải bài toán. B4: Kiểm tra kết quả. Học sinh chú ý thực hiện tốt các bước trên thì sẽ giải được các bài tập cơ bản. 2.Công thức cần nhớ: Định luật Ôm, định luật Ôm đối với đoạn mạch nối tiếp, định luật Ôm đối với đoạn mạch song song, cùng với nó còn có thêm các công thức tính điện trở, tính công , tính công suất và tính nhiệt lượng . * Định luật Ôm tổng quát: I = ; * Định luật Ôm đối với đoạn mạch có các điện trở mắc nối tiếp: I = I1 = I2 = .... = In ; U = U1 + U2 + ... + Un ; R = R1 + R2 + ... + Rn ; * Định luật Ôm đối với đoạn mạch có các điện trở mắc song song : I = I1 + I2 + .... + In ; U = U1 = U2 =.... = Un ; *Tính điện trở: R = * Tính công: A = p.t ; A = U.q ; A = U.I.t * Tính công suất: P = U.I ; P = * Tính nhiệt lượng: Q = I2 .R.t ; - Phần này là phần cốt lõi để giải toán và đi đến kết quả, nên đối với học sinh quá yếu không thuộc các công thức thì giáo viên thường xuyên kiểm tra, nhắc nhở, có thể cho học sinh chép nhiều lần để khắc sâu hơn. - Một số học sinh do yếu môn toán nên mặc dù thuộc các công thức nhưng vẫn không thể suy ra các đại lượng khác như: R = S = ? ; = ? ; = ? ; hay Q = I2.R.t I = ? ; t = ? R = ? ; - Trường hợp trên giáo viên phải nắm cụ thể từng học sinh. Sau đó giao nhiệm vụ cho một số em khá trong tổ, nhóm giảng giải, giúp đỡ để cùng nhau tiến bộ. - Học sinh phải nắm chắc như thế nào là mạch điện mắc nối tiếp, mạch điện mắc song song từ đó vận dụng định luật Ôm để tính toán. 3. Cách phân tích một mạch điện. *Ví dụ Ÿ Ÿ + _ r r r r r r Ÿ Ÿ + r r r r r r Ÿ Ÿ + _ r r r R1 a Ÿ Ÿ + _ r r R2 Ÿ Ÿ + _ Rtđ a 4. Các bài tập cụ thể: * Dạng 1: Bài tập vận dụng định luật Ôm. Bài 1: Cho hai điện trở R1 = 3W và R2 = 6W được mắc nối tiếp với nhau. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. Nếu hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là 18V. Tính cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở. Tóm tắt: R1 = 3W , R2 = 6W U = 18V a. Rtđ = ? b. I = ? U1 = ? U1 = ? Phân tích: Học sinh thực hiện các bước giải như đã nêu ở trên. a) Để tính điện trở tương đương của đoạn mạch trên, các em chú ý đề đã cho các giá trị điện trở thành phần hay chưa, nếu đã có thì khai thác dữ kiện: “được mắc nối tiếp với nhau”. Như vậy mắc nối tiếp thì biểu thức tính Rtd là Rtd = R1 + R2. b) Ở câu này, đề cho thêm U, như vậy ta đã có U và Rtd . Khi đó đề yêu cầu tính I thì ta nghĩ ngay đến định luật Ôm cho toàn đoạn mạch I = . Vì mạch nối tiếp nên ta có I = I1 = I2 Do đó để tính U1 và U2 ta áp dụng định luật Ôm đối với từng điện trở I = . và suy ra U1 và U2 . Bài giải: a) Điện trở tương đương: Rtd = R1 + R2 = 3 + 6 = 9W . b) Cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch: Áp dụng định luật Ôm I = = = 2(A). hiệu điện thế giũa hai đầu mỗi điện trở. Áp dụng định luật Ôm cho mỗi điện trở. I1 = Þ U1 = I1.R1 = 2.3 = 6(V ) I2 = Þ U2 = I2.R2 = 2.6 = 12(V ) Bài 2:Cho hai điện trở R1 = 30W, R2 = 60W được mắc song với nhau. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. Biết hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là 45V. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và qua mạch chính. Tóm tắt: R1 = 30W, R2 = 60W U = 45V a. Rtđ = ? b. I = ? I1 = ? I2 = ? Phân tích: Học sinh giải theo các bước ở mục B. a) Mạch điện song song thì công thức tính điện trở tương đương là b) Để tính cường độ dòng điện trong mạch chính ta áp dụng công thức tính định luật Ôm I = cho toàn đoạn mạch. Để tính dòng điện qua mỗi R ta áp dụng định luật Ôm I = cho mỗi R. Bài giải: a) Điện trở tương đương của đoạn mạch là: b)Cường độ dòng điện trong mạch chính là: Từ công thức I = = = 2,25 (A) . Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở là: I1= = = 1,5(A). I2= = = 0,75(A) Ÿ Ÿ + _ A R2 R3 R1 A B Bài 3: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Trong đó R1 = 10, R2 = 30, R3 = 60. a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. b) Cho hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là 60V. Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở. Tóm tắt: R1 = 10, R2 = 30, R3 = 60. U = 60V a. Rtđ = ? b. I = ? I1 = ? I2 = ? I3 = ? Phân tích: a) Để tính điện trở tương đương của đoạn mạch ta tính R23 trước sau đó cộng với R1. b) Để tính cường độ dòng điện chạy qua mạch chính ta áp dụng định luật Ôm cho toàn đoạn mạch. I = . Sau khi đã có I mạch chính ta tính U1. Vì R1 nt R23 nên U23 = U – U1. Sau khi có U23 ta áp dụng định luật Ôm cho từng R2 va R3 I2 = . I3 = I – I2. Bài giải: a) Từ biểu thức Rtd = R1 + R23 = 10 + 20 = 30 (W). b) I = = = 1,5 (A) U1 = I.R1 = 1,5. 10 = 15(V). U23 = U – U1 = 45 – 15 = 30 (V). I2 = = = 1(A). I3 = I – I2 = 1,5 – 1 = 0,5 (A). Bài 4: Cho mạch điện như hình vẽ: R1 = 3 ; R2 = 6 ; R3 = 4 ; Am pe kế chỉ 1A Tính hiệu điện thế hai đầu AB ( UAB )? Tóm tắt: R1 = 3 ; R2 = 6 ; R3 = 4 I2 = 1A UAB = ? Phân tích: Muốn tính UAB ta phải tính U3 và U12 : ( UAB = U3 + U12 ) Mà U12 = I2.R2 = 1.6 = 6 ( V ) Muốn tính U3 phải biết I3 ( U3 = I3.R3 ) Muốn tính I3 phải biết I1 ( I3 = I1 + I2 ) ; Mà I1 = Ta tính được:... Tổng hợp: Hướng dẫn HS giải theo cách tổng hợp lại: Tìm U12 I1 I3 U3 UAB ; GIải: U12 = I2.R2 = 1.6 = 6 (V) I1 = I3 = I1 + I2 = 2 + 1 = 3(A) U3 = I3 . R3 = 3.4 = 12 (V) UAB = U3 + U12 = 12 + 6 = 18 (V) Đáp số: 18 V Các bài tâp tự giải. 1) Cho điện trở R1 = 15(W), R2 = 30(W), mắc nối tiếp với nhau. cường độ dòng điện chạy trong mạch là 1,5A. a) Vẽ sơ đồ mạch điện, tính điện trở tương đương của đoạn mạch. b) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở. 2) Cho điện trở R1 = 20(W), R2 = 40(W), mắc song song với nhau. Cường độ dòng điện qua R1 là 2A. a)Vẽ sơ đồ mạch điện, tính điện trở tương đương của đoạn mạch. b)Tính hiệu điện thế gữa hai đầu đoạn mạch, và cường độ dòng điện qua R2. 3) Cho mạch điện gồm R1nt(R2//R3). Biết R1 = 4(W), R2 = R3 = 8(W). a) Vẽ sơ đồ mạch điện.Tính Rtd của đoạn mạch. b) Cho dòng điện chạy qua R1 là 2A. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện qua R2 và R3. 4) Mắc điện trở R nối tiếp với R’ = 25W. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế U = 32V thì cường độ dòng điện trong mạch là 0,8A. Tính điện trở Rtd. * Dạng 2: Bài tập về công suất điện, công của dòng điện, nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn.. Bài 1: Dây điện trở của một bếp điện làm bằng nicrôm có điện trở suất 1,1.10-6Ωm, chiều dài 0,5m, tiết diện 0,025mm2. Tính điện trở của dây. Bếp được sử dụng ở hiệu điện thế U = 220V. Hãy tính công suất của bếp, từ đó suy ra nhiệt lượng tỏa ra của bếp trong 20 phút. Tóm tắt: U = 220V p = 1,1.10-6Ωm l = 0,5m s = 0,025mm2 = 0,025.10-6m2 t = 20phút = 1200s a. R = ? b. P = ? Q = ? Phân tích: Muốn tính R ta dùng công thức R = Muốn tính công suất của bếp ta dùng công thức P = U.I = Muốn tính nhiệt lượng tỏa ra của bếp ta dùng công thức Q = P.t Giải: Điện trở: R = = 1,1.10-6 = 66Ω Công suất của bếp: P = U.I = = = 733,33W. Nhiệt lượng tỏa ra trong 20 phút: Q = P.t = 733,33.1200 = 879996J Bài 2: Một ấm điện có nghi 220V- 900W được sử dụng ở hiệu điện thế 220V để đun sôi 2,5lít nước từ nhiệt độ ban đầu là 250C. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa ra môi trường. Tính thời gian đun sôi nước. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kgK Tóm tắt: U = 220V P = 900W V = 2,5l t01 = 250C t02 = 1000C c = 4200J/kgK t = ? Phân tích: Muốn tính thời gian đun sôi nước ta tính nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi 2,5lít nước bằng công thức Q = mc∆t. Vì đề bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa ra môi trường nên nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi 2,5 lít nước chính bằng công của dòng điện. Q = A = Pt Þ t = Giải: Ta có 2,5 lít nước có khối lượng 2,5kg. Nhiệt lượng nước thu vào: Q = mc∆t = 2,5.4200.(100 – 25) = 787500J. Vì đề bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa ra môi trường nên nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi 2,5 lít nước chính bằng công của dòng điện. Q = A = Pt Þ t = = = 875giây. Bài tập tự giải: 1. Một dây dẫn làm bằng vonfram có p = 5,5.10-8Ωm, đường kính tiết diện d = 1mm và chiều dài l = 20m, đặt dưới hiệu điện thế U =25V. a. Tính điện trở của dây ? b. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây trong thời gian 30 phút theo đơn vị jun. 2. Một bếp điện hoạt động bình thường có điện trở R = 100W và cường độ dòng điện qua bếp khi đó là 2,7A. Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 15 giây. V. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU: Sau khi"hướng dẫn học sinh tự giải bài tập vật lý phần điện học lớp 9 ở trường THCS Huỳnh Thúc Kháng, Bắc Trà My Năm học 2010-2011”. Các học sinh yếu đã biết vẽ sơ đồ, biết giải thích ý nghĩa con số ghi trên các dụng cụ cũng như giải thích một số hiện tượng xảy ra ở mạch điện. Các học sinh giỏi đã tự tin hơn khi gặp một vài bài toán khó. Nhìn chung tất cả các em cảm thấy thích thú hơn khi giải một bài toán phần điện học. Qua kết quả này, hy vọng lên cấp III khi học phân môn điện các em sẽ có một số kỹ năng cơ bản để giải loại toán này. Kết quả đạt được cuối học kỳ I năm học 2010-2011. Lớp TSHS 3,5-4,9 5-6,4 6,5-7,9 8-10 TBTL SL TL SL TL SL TL SL TL SL TL 9/1 28 0 0 21 75 5 19,9 2 7,1 28 100 9/2 27 6 22,2 16 59,3 1 3,7 4 14,8 21 77,8 K9 55 6 10,9 37 67,3 6 10,9 6 10,9 49 89,1 VI. KẾT LUẬN. Để giúp học sinh hứng thú và đạt kết quả tốt trong việc giải toán phần điện học lớp 9, điều cơ bản nhất mỗi tiết dạy giáo viên phải tích cực, nhiệt tình, truyền đạt chính xác, ngắn gọn nhưng đầy đủ nội dung, khoa học và lô gíc nhằm động não cho học sinh phát triển tư duy, độ bền kiến thức tốt. - Những tiết lý thuyết, thực hành cũng như tiết bài tập giáo viên phải chuẩn bị chu đáo bài dạy, hướng dẫn học sinh chuẩn bị bài theo ý định của giáo viên, có như vậy mới khắc sâu được kién thức của học sinh. Thường xuyên nhắc nhở các em yếu, động viên, biểu dương các em khá giỏi, cập nhật vào sổ theo dõi và kết hợp với giáo viên chủ nhiệm để có biện pháp giúp đỡ kịp thời, kiểm tra thường xuyên vở bài tập vào đầu giờ trong mỗi tiết học, làm như vậy để cho các em có một thái độ đúng đắn, một nề nếp tốt trong học tập. Đối với một số học sinh chậm tiến bộ thì phải thông qua giáo viên chủ nhiệm kết hợp với gia đình để giúp các em học tốt hơn. Hoặc qua giáo viên bộ môn toán để giúp đỡ một số học sinh yếu toán có thể giải được một vài bài toán đơn giản về điện lớp 9. Từ đó gây sự đam mê, hứng thú học hỏi bộ môn vật lý. Trên đây là một số giải pháp và bài học kinh nghiệm nhỏ của bản thân, dù sao nó cũng góp một phần nhỏ trong việc nâng cao chất lượng dạy và học ở trường chúng tôi. MỤC LỤC: Đặt vấn đề trang 1 Cở sở lý luận trang 2 Cơ sở thực tiễn trang 3 Nội dung nghiên cứu trang 3 Kết quả nghiên cứu trang 11 Kết luận trang 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO. - S¸ch gi¸o khoa vËt lý 9 -NXB_GD N¨m 2005 - S¸ch bµi tËp vËt lý 9 - NXBGD n¨m 2005 - S¸ch gi¸o viªn vËt lý 9 - NXBGD n¨m 2005 - Ph­¬ng ph¸p gi¶ng d¹y vËt lý ë tr­êng phæ th«ng, tËp 1 - NXBGD-1979 - Ph­¬ng ph¸p d¹ng bµi tËp vËt lý – NXBGD - Bài tập nâng cao vật lý 9 – NXB DAIH HỌC SƯ PHẠM năm 2005. - 400 BÀI TẬP VẬT LÝ 9 – NSBGD năm 2005.