Bài giảng môn học Vật lý lớp 9 - Chuyên đề Bài tập mạch điện

CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝBÀI TẬP mạch điệnTRƯỜNG THCS NGUYỄN VĂN TRỖI TỔ: TOÁN - LÝ - TIN CHUYÊN ĐỀ GỒM: PHẦN I: Mở đầu PHẦN II: Nội dungI/ Thực trạng vấn đềII/ Các giải pháp thực hiệnCác kiến thức cơ bảnPhương pháp giải bài tậpPhân dạng bài tậpTổ chức thực hiệnCác bài tập tham khảo PHẦN III: Kết luậnGIẢI BÀI TẬP MẠCH ĐIỆNPHẦN I: MỞ ĐẦUTrong chương trình vật lý 9, phần điện học, nhất là các bài tập mạch điện hỗn hợp rất đa dạng và khó đối với học sinh. Hơn nữa, trong phân phối chương trình lại ít có tiết bài tập để luyện tập. Do đó, học sinh rất lúng túng khi giải quyết các bài tập ở các bài kiểm tra.Kiến thức trong bài học phần vận dụng cũng khá phức tạp, bài tập trong sách bài tập thì khó đối với học sinh. Các bài tập trong sách bài tập hầu như học sinh không làm được, vì nó đa dạng trong khi đó giáo viên lại không có điều kiện sữa bài cho học sinh.Vì vậy, vấn đề đặt ra là: làm cách nào để học sinh nắm chắc kiến thức và giải quyết được các bài tập? Cũng như các bài tập vận dụng thường ra trong trắc nghiệm một cách tốt nhất, học sinh nắm bắt những phương pháp và cách xử lý một bài tập.Chính vì những lý do nêu trên,chúng tôi xin đưa ra một giải pháp để giải quyết vấn đề vướng mắc của học sinh. Giải pháp này nhằn giúp cho các em học sinh lớp 9 nắm vững được phương pháp, biết vận dụng làm được các dạng bài tập và có cách nhìn nhận phương pháp giải, giúp cho các em hứng thú trong học tập và yêu thích môn học.PHẦN II: NỘI DUNGI/ THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ:Chương trình cải cách thay sách hiện nay còn rất nhiều bất cập như phân phối chương trình không có tiết bài tập. Học sinh vẫn còn bỡ ngỡ với phương pháp mới. Nhận thức của học sinh về kiến thức cũng đã khó, áp dụng cho bài tập lại càng khó hơn. Qua 2 năm áp dụng chương trình mới, kết quả của học sinh chưa cao. Các bài tập đa dạng, đòi hỏi học sinh phải nắm bắt vấn đề, có kỹ năng, biết phân loại bài tập thì mới giải quyết được.Chính vì thực trạng vấn đề hiện nay rất khó khăn cho học sinh, người giáo viên phải biết đưa ra phương pháp,phân loại bài tập, đào sâu kiến thức để các em có thể giải quyết tốt các bài tập mạch điện,đặc biệt là các mạch điện hỗn hợp.II/ CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN1/ Cung cấp cho học sinh các kiến thức cơ bản về định luật Ôm tổng quát,mạch nối tiếp,song song và các công thức: a/ Định luật ÔM:HS nắm được sự phụ thuộc giữa 3 đại lượng vật lý I,U,RCông thức Các công thức này luôn áp dụng cho cả mạch song song, nối tiếp và hỗn hợpb/ Đoạn mạch nối tiếp:( có 2 điện trở):HS cần nắm chắc 3 công thức sau và cách vận dụng nóa) Cường độ dòng điện: b) Hiệu điện thế: c) Điện trở tương đương Tương tự mở rộng cho đoạn mạch có nhiều điện trở nối tiếp.C/ Đoạn mạch có 2 điện trở mắc song songa) Cường độ dòng điện: b) Hiệu điện thế: c) Điện trở tương đương Tương tự mở rộng cho đoạn mạch có nhiều điện trở song song d) Đoạn mạch hỗn hợp: - Trong mạch hỗn hợp cần phân tích cho HS những đoạn mạch nào mắc nối tiếp, những đoạn mạch nào mắc song song mà dùng các công thức trên cho đúng.- VD: Cho mạch điện sau: R1R2R3Dùng công thức mạch song song áp dụng cho điện trở R2 và R3 Dùng công thức mạch nối tiếp áp dụng cho điện trở R1 và R2,3R2R1R3 Dùng công thức mạch nối tiếp áp dụng điện trở R1 và R2Dùng công thức mạch song song áp dụng cho điện trở R12 và R 3Mạch điện hỗn hợp trong 2 VD trên là mạch điện cơ bản nhất, các mạch điện hỗn hợp khác ta cũng đưa về 2 dạng trên để giải.-VD R1R4R2R3R5Ta đưa về dạng sau:R1R45R232) Phương pháp giải: Tóm tắt bằng các bước sau: - Bước1: Đọc đề bài, vẽ hình, vẽ chiều dòng điện( Hoặc đề bài cho sẳn hình vẽ)- Bước 2: Phân tích cấu trúc mạch điện: Những điện trở nào mắc nối tiếp, mắc song song, cụm điện trở nào song song ,nối tiếp với cụm điện trởø nào?- Bước 3: Phân tích trong mạch có bao nhiêu hiệu điện thế? Có bao nhiêu cường độ dòng điện. Cường độ dòng điện nào chạy qua điện trở nào?Hiệu điện thế nào giữa 2 đầu điện trở nào?- Bước 4: Phân tích giả thiết, kết luận của bài toán,những đại lưọng vật lý nào đã có, chưa có.Ghi những dữ liệu bài toán cho lên sơ đồ .- Bước 5:Phương pháp giải:  Vận dụng hệ thống công thức cho phù hợp  Tìm hiểu cách giải theo sơ đồ sau:Bài toán hỏi gì?Công thức nào? U nào?I nào?R nào?CóKhông cóTìm bằng công thức nào? U nào?I nào?R nào?CóKhông cóTìm Trình bày bài làm : Có lời giải cho mỗi công thức, thế số, ghi đơn vịVí dụ : Cho mạch điện sauBiết R1= 6 R2 = 20 R3 = 30 U nguồn 9V Tính:1)Rtm ? 2) Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở?Phân tích: Bước 1: Đọc đề bài, vẽ hìnhBước 2: Cấu trúc mạch : R1 nt (R2 // R3) Bước 3: Mạch có 3 cường độ dòng điện I ,I1,I2 : I mạch chính cũng là I qua R1, I1 chạy qua R2, I2 chạy qua điện trở R3.Có 3 hiệu điện thế U nguồn, UAC, UCB.Bước 4: Bài toán cho 3 giá trị điện trở và hiệu điện thế nguồn.Cần phải tính RTM? I ,I1,I2 ?R1R2R3I1I2IACBBước 5: Aùp dụng các công thức sao cho phù hợpTính RTM? Rtm = R1 + R23Tính I?cócóR1R2R3I1I2IACBTìmTính I1 chạy qua R2? Tìm UCB = U - UAC Tìm UAC = IR1 CóR1R2R3I1I2IACBTính I2 chạy qua R3?CóCóHoặc I2 = I – I1R1R2R3I1I2IACB3) Phân loại bài tập Bài tập mạch điện lớp 9 rất đa dạng, ở đây chúng tôi chỉ mang tính chất phân loại những dạng cơ bản nhằm đáp ứng cho đại trà các trình đọ học sinh trong lớp, để HS nắm bắt và phân dạng được bài tập, có kỷ năng giải một cách thành thạo và chính xác. a)Dạng 1: Bài tập vận dụng định luật ôm cho đoạn mạch nối tiếp song và hỗn hợp.Bài toán chỉ liên quan 3 đại lượng I,U,R. Mạch nối tiếp: Cần hướng dẫn cho HS sử dụng thành thạo công thức định luật ôm và 3 công thức I,U,Rtd trong mạch nối tiếp để tính Rtd ,tính I mạch chính và U1,U2 ,hoặc tính R1, R2 .  Mach songsong: Hướng dẫn cho HS sử dụng thành thạo công thức định luật ôm và 3 công thức I,U,Rtd trong mạch song song để tính Rtd ,tính I mạch chính và I1,I2 ,hoặc tính R1, R2 . Mạch điện hổn hợp:Dùng công thức định luật ôm và các công thức trong đoạn mạch nối tiếp song song để giải, chú ý để bài toán đơn giản ta đưa về mạch nối tiếp, song song để giải.R1R2R3Ta đưa về mạch nối tiếpR1R23Thay R2 và R3 bằng R23R2R1R3Ta đưa về mạch song song R12R3Thay R1 và R2 bằng R12b)Dạng 2: Bài tập biến trở và điện trở dây dẫn. Cung cấp cho HS kiến thức về biến trở:Biến trở xem như một điện trở thay đổi được giá trị ,khi dịch chuyển con chạy C nghĩa là đã thay đổi số vòng dây của biến trở.Khi giá trị của biến trở thay đổi thì cường độ dòng điện trong mạch đó thay đổi theo: + Khi giá trị của biến trở tăng thì cường độ dòng điện trong mạch đó giãm và ngược lại. + Khi giá trị của biến trở giảm thì cường độ dòng điện trong mạch đó tăng .VD: Biến trở : RMN( 100  - 2A) MCNHiểu là: Giá trị lớn nhất của biến trở là 100 , cường độ dòng điện lớn nhất qua nó là 2A.Khi C ở tại M thì giá trị của nó bằng 0Khi C ở tại N thì giá trị của nó lớn nhất. Khi bài toán cho giá trị của biến trở, ta xem nó như 1 điện trở trong mạch. Khi tìm giá trị của phần biến trở tham gia vào mạch ta xem như 1 điện trở cần phải tìm: Khi tìm chiều dài, tiết diện,chất làm dây của điện trở hoặc biến trở ta sử dụng công thức điện trở dây dẫn:suy ra các đại lượng cần tính.( Chú ý cho HS các công thức suy ra, và đơn vị)c) Dạng 3: Các dạng toán về đèn:  Cung cấp cho HS các kiến thức về đèn: VD: Đèn Đ( 6v- 3w) Hiểu là Udm = 6V, Pdm = 3w Khi dùng đúng U = Udm thì công suất của đèn P = Pdm  đèn sáng bình thường Khi U > Udm đèn sáng mạnh có thể cháy Khi U Udm đèn sáng mạnh có thể cháy Khi U < Udm đèn sáng yếu .  Từ số liệu kỷ thuật của đèn ta có thể tính được: VD: Biến trở : RMN( 100  - 2A) MCNHiểu là: Giá trị lớn nhất của biến trở là 100 , cường độ dòng điện lớn nhất qua nó là 2A.Khi C ở tại M thì giá trị của nó bằng 0Khi C ở tại N thì giá trị của nó lớn nhất. Khi bài toán cho giá trị của biến trở, ta xem nó như 1 điện trở trong mạch. Khi tìm giá trị của phần biến trở tham gia vào mạch ta xem như 1 điện trở cần phải tìm:Mạch điện có mắc biến trởBÀI TẬP 1:Cho mạch điện sauBiết R1= 6 R2 = 20 R3 = 30 U nguồn 9V Tính:1)Rtm ? 2) Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở?Phân tích: Các điện trở mắc như thế nào? R1 nt (R2 // R3) Mạch điện có mấy dòng điện ? Có mấy hiệu điện thế? Có 3 cường độ dòng điện I ,I1,I2.đó là I mạch chính cũng là I qua R1, I1 chạy qua R2, I2 chạy qua điện trở R3. Có 3 hiệu điện thế U nguồn, UAC, UCB.- Bài toán cho các đại lượng nào? Cần tính các đại lượng nào?Bài toán cho 3 giá trị điện trở và hiệu điện thế nguồn.Cần phải tính RTM? I ,I1,I2 ?R1R2R3I1I2IACBBÀI TẬP 1:Cho mạch điện sauBiết R1= 6 R2 = 20 R3 = 30 U nguồn 9V Tính:1)Rtm ? 2) Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở?R1R2R3I1I2IACBPhân tích: Bước 1: Đọc đề bài, vẽ hìnhBước 2: Cấu trúc mạch : R1 nt (R2 // R3) Bước 3: Mạch có 3 cường độ dòng điện I ,I1,I2 : I mạch chính cũng là I qua R1, I1 chạy qua R2, I2 chạy qua điện trở R3.Có 3 hiệu điện thế U nguồn, UAC, UCB.Bước 4: Bài toán cho 3 giá trị điện trở và hiệu điện thế nguồn.Cần phải tính RTM? I ,I1,I2 ?Bước 5: Aùp dụng các hệ thống công thức để giải.Biết R1= 6 R2 = 20 R3 = 30 U nguồn 9V Tính:1)Rtm ? 2) Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở?R1R2R3I1I2IACBHướng dẫn Tính RTM? Rtm = R1 + R23Tính I?cócóTìmBiết R1= 6 R2 = 20 R3 = 30 U nguồn 9V Tính:1)Rtm ? 2) Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở?R1R2R3I1I2IACB2) Tính cường độ dòng điện I1,I2UCB = U - UAC UAC = IR1 CóTìmTìmBiết R1= 6 R2 = 20 R3 = 30 U nguồn 9V Tính:1)Rtm ? 2) Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở?R1R2R3I1I2IACBCóCóHoặc I2 = I – I1Tìm I2:BÀI 2Cho mạch điện sauMCNR1= 12Đ(8V-8W)ABU= 36VDCho R1=12  , U = 36V không đổi, đèn Đ(8V-8W), RMN là biến trởHỏi:Khi biến trở tham gia vào mạch là RMC= 28  .Hỏi đèn sáng như thế nào? 2)Tính nhiệt lượng toả ra của R1 trong 10 ph? Và công suất toàn mạch?Cho mạch điện sauHướng dẫn:1) Độ sáng đèn phụ thuộc UDB ( Ta tính UDB so sánh Uđm của đèn)Tính UDB:Ta có I2 = Ib = IĐUDB = I2 RĐ TìmTìmTìmRbd= Rb + R dBÀI 2MCNR1= 12Đ(8V-8W)ABU= 36VDI1II2Cho mạch điện sauTính nhiệt lượng toả ra của R1:Q = I12R1tTìmCó( Thời gian t tính bằng s thì Q tính bằng J)BÀI 2MCNR1= 12Đ(8V-8W)ABU= 36VDI1I2ICho mạch điện sauTính công suất Ptm Ptm = UITìmI = I1 + I2CóCóCóBÀI 2MCNR1= 12Đ(8V-8W)ABU= 36VDI1I2I Phương pháp giải bài toán mạch điện: Tóm tắt bằng các bước sau: - Bước1: Đọc đề bài, vẽ hình, vẽ chiều dòng điện( Hoặc đề bài cho sẳn hình vẽ)- Bước 2: Phân tích cấu trúc mạch điện: Những điện trở nào mắc nối tiếp, mắc song song, cụm điện trở nào song song ,nối tiếp với cụm điện trởø nào?- Bước 3: Phân tích trong mạch có bao nhiêu hiệu điện thế? Có bao nhiêu cường độ dòng điện. Cường độ dòng điện nào chạy qua điện trở nào?Hiệu điện thế nào giữa 2 đầu điện trở nào?- Bước 4: Phân tích giả thiết, kết luận của bài toán,những đại lưọng vật lý nào đã có, chưa có.Ghi những dữ liệu bài toán cho lên sơ đồ .- Bước 5:Phương pháp giải:  Vận dụng hệ thống công thức cho phù hợp  Tìm hiểu cách giải theo sơ đồ sau:Bài toán hỏi gì?Công thức nào? U nào?I nào?R nào?CóKhông cóTìm bằng công thức nào? U nào?I nào?R nào?CóKhông cóTìmTiết học đã hết, kính chào quý thầy côChúc các em học sinh lớp 9a7Lam sơn ngoan, học giỏi.