SKKN: Hướng dẫn học sinh giải một số dạng bài tập Vật lí THCS phần điện học

Chia sẻ: Trần Thị Tan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

55
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là Nghiên cứu cơ sở lý luận về đổi mới phương pháp, tìm lời giải cho các bài tập vật lý có tính đặc trưng của môn học, đặc biệt là những dạng bài tập đi sâu vào bản chất của các hiện tượng vật lý, bài tập vận dụng kiến thức liên môn. Phát triển các dạng bài tập từ dễ đến khó tạo thành chuổi, nhằm mục đích rút ngắn được thời gian nghiên cứu, kích thích sự tìm tòi sáng tạo và lòng đam mê của học sinh đối với môn học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: SKKN: Hướng dẫn học sinh giải một số dạng bài tập Vật lí THCS phần điện học

CÔNG HOA XA HÔI CHU NGHIA VIÊT NAM ̣ ̀ ̃ ̣ ̉ ̃ ̣ Đôc lâp T ̣ ̣ ự do Hanh phuc ̣ ́ Tên chuyên đê:̀ " HƯƠNG DÂN HOC SINH GI ́ ̃ ̣ ẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ THCS PHẦN ĐIÊN H ̣ ỌC" Họ và tên: Phạm Thị Yến Đơn vi : Tr ̣ ương THCS Lê Văn Thiêm ̀ Thanh phô Ha Tinh ̀ ́ ̀ ̃ 1
Phụ lục I A. Đặt vấn đề. 1. Lý do chọn dề tài. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 3.Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu. 4. Giả thuyết khoa học. 5. Phương pháp nghiên cứu. 6. Dự báo đóng góp của đề tài. B. Giải quyết vấn đề. I. Cơ sở lý luận. II. Thực trạng trước khi thực hiện đề tài. III. Nội dung đề tài 1.Cơ sở lý thuyết: 2.Các bài tập ứng dụng C. Kết luận kiến nghị 1. Kết luận 2. Kiến nghị: 2
“ H ướng dẫn học sinh giải một số dang bài t ̣ ậpVật lí THCS phân điên hoc. ̀ ̣ ̣ ” A.ĐẶT VẤN ĐỀ. 1. Lý do chọn đề tài. Căn cứ vào nhiệm vụ chương trình Vật lí THCS là: Cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức cơ bản, ở trình độ phổ thông trung học cơ sở, bước đầu hình thành ở học sinh những kỹ năng cơ bản phổ thông và thói quen làm việc khoa học, góp phần hình thành ở học sinh các năng lực nhận thức và các phẩm chất, nhân cách mà mục tiêu giáo dục THCS đề ra. Căn cứ vào nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi hàng năm của nhà trường nhằm phát hiện những học sinh có năng lực học tập môn Vật lí, để bồi dưỡng nâng cao năng lực, hình thành cho các em những kỹ năng cơ bản và nâng cao trong việc giải các bài tập Vật lí. Giúp các em tham dự các kỳ thi học sinh giỏi cấp Trường, cấp Thành Phố, cấp Tỉnh và thi vào Trường Chuyên đạt kết quả cao. Vật lý là một môn học mới đối với học sinh bậc THCS, các khái niệm vật lý cũng mới bắt đầu hình thành và căn bản chỉ mới nghiên cứu các hiện tượng vật lý mà chưa đi sâu vào nghiên cứu bản chất của các hiện tượng. Bởi vậy đối với học sinh THCS môn vật lý vốn dĩ đã khó lại càng khó hơn. Khi gặp bài tập vật lý khó do công cụ giải chưa đầy đủ và sắc như ở THPT, nên việc giải các dạng bài tập này đối với học sinh THCS gặp rất nhiều khó khăn. Sách giáo khoa thì không cung cấp hết tất cả các kiến thức, tài liệu tham khảo thì đưa ra các bài tập quá khó đối với bậc THCS. Tôi thiết nghĩ là người thầy cần phải tìm ra một số phương pháp định hướng học sinh phát triển bài toán cùng dạng nhằm rút bớt thời gian nghiên cứu, cũng như phát trễn trí tuệ và phương pháp tư duy cho học sinh. Ngoài ra việc vận dụng kiến thức của môn học này vào giải quyết các tình huống trong môn học khác là hết sức cần thiết, để cho các em liên kết một cách chặt chẻ giữa kiên thức của các môm học. Đặc biệt là mối liên hệ giữa Toán học và Vật lý. Không phải lúc nào sách 3
giáo khoa, hay sách tham khảo đều viết hết được tất cả các dạng toán để chúng ta nghiên cứu và phát triển trí tuệ cho học sinh. Vấn đề là người giáo viên phải biết cách khai thác và hướng dẫn học sinh cách khai thác và phát triển bài toán, cũng như tìm tòi lời giải. Thực trạng hiện nay đối với giáo viên THCS trong quá trình giảng dạy vẫn bám chặt lấy sách giáo khoa, mà chưa mạnh dạn đưa ra các phương án mới, hay cách nhìn mới một vấn đề để từ đó khai triển phương pháp giảng dạy một cách linh hoạt làm cho bài giảng trở nên phong phú, lôi cuốn học sinh hăng say tham gia nghiên cứu nhiều hơn. Vấn đề mới không có nghĩa là phải thay đổi hoàn toàn vấn đề đã có mà cách tiếp cận vấn đề theo một phương pháp khác nhẹ nhàng hơn, hoặc đưa ra một số nhận xét mà trong sách giáo khoa không đề cập tới, nhưng bản thân ta lại thấy rất cần thiết cho học sinh khi giải bài tập. Hoặc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống của môn học mình đang giảng dạy. Các bài tập cũng nên khai thác một cách cặn kẽ và hướng dẫu học sinh tìm tòi khai thác các bài tập cùng dang, tránh tình trang cùng một dạng nhưng giáo viên chỉ thay đổi một vài số liêu học sinh đã không thể nhận ra được bài toán đó nữa, dẫn đến hiện tượng lặp đi lặp lại một dang mà học sinh vẩn không thể giải quyết một cách triệt để dang toán đó. Như vậy việc dạy, học chỉ xoay quanh việc đào tạo thợ giải toán mà không phát triển trí tuệ, không trang bị cho học sinh một phương pháp tư duy khoa học. Trong chương trình Vật lí THCS điện học là một phần kiến thức quan trọng. Tuy vậy trong quá trình học và làm bài tập đa số học sinh lúng túng trong việc giải bài tập phần điện trong bộ môn vật lí 9 khi lam bài t ̀ ập với sơ đồ mạch điện không tương ̀ ̣ minh hoăc có m ắc thêm ampe kế và vôn kế. Một số nguyên nhân khiến học sinh gặp khó khăn là: Chưa biết cách vẽ sơ đồ; phân tích mạch điện ,chuyển sơ đồ mạch điện phức tạp thành mạch đơn giản để giải chúng. Đặc biệt hơn, chưa nắm được vai trò của ampe kế và vôn kế trong mạch điện, không biết ampe kế, vôn kế mắc vào đoạn mạch như thế thì đo cường độ dòng điện ở đâu, đo hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch nào? Với mục đích hình thành cho học sinh kĩ năng giải môt sô dang bài t ̣ ́ ̣ ập phân điên hoc. ̀ ̣ ̣ Với kinh nghiệm của mình qua nhiều năm dạy học và nghiên cứu chương trình Vật lí ở bậc trung học cơ sở; tôi đã đúc rút kinh nghiệm với tên gọi đề tài là: “ Hướng dẫn học sinh giải một số dang bài t ̣ ậpVât li THCS phân điên hoc ̣ ́ ̀ ̣ ̣ ”. Mong muốn sáng kiến sẽ tạo được sự yêu thích môn học; gây hứng thú học tập bộ môn Vật lí ở cấp học này và cấp học tiếp theo. 4
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 1.1: Đối tượng nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu là học sinh cấp trung học cơ sở, các học sinh từ khối lớp 7 đến khối 9. Các dạng bài tập nghiên cứu là bài tập quang học sách giáo khoa và mở rộng nghiên cứu các dạng bài tập tham khảo. 1.2: Phạm vi nghiên cứu. Hướng dẫn giải một số dang bài t ̣ ập vật lí THCS phân điên hoc; đ ̀ ̣ ̣ ồng thời giới thiệu một số bài tập tương tự để học sinh tự giải sau khi được học các chuyên đề có trong đề tài. 3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu. 3.1: Mục tiêu: Nghiên cứu cơ sở lý luận về đổi mới phương pháp, tìm lời giải cho các bài tập vật lý có tính đặc trưng của môn học, đặc biệt là những dạng bài tập đi sâu vào bản chất của các hiện tượng vật lý, bài tập vận dụng kiến thức liên môn. Phát triển các dạng bài tập từ dễ đến khó tạo thành chuổi, nhằm mục đích rút ngắn được thời gian nghiên cứu, kích thích sự tìm tòi sáng tạo và lòng đam mê của học sinh đối với môn học. 3.2: Nhiệm vụ nghiên cứu. Nghiên cứu để phục vụ cho công tác giảng dạy môn vật lý ở các trường THCS, phục vụ cho việc nâng cao kiến thức cho giáo viên và học sinh, bổ trợ và phục vụ cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi cấp THCS. 4. Giả thuyết khoa học. Nếu ngoài những kiến thức mà học sinh đã được học ở môn vật lý, thêm vào đó giáo viên còn bổ sung và trang bị thêm một số kiến thức cần thiết bổ trợ cho việc giải các dạng bài tập khó phát triển thành chuỗi các dạng bài tập cùng dang, biết vận dung linh hoạt kiến thức liên môn trong giải các dạng bài tập thì học sinh dễ đi sâu hơn trong quá trình học môn vật lý. Đặc biệt là trong quá trình đi sâu tìm tòi lời giải các bài toán khó, góp phần nâng cao năng lực học tập và tìm tòi những phương pháp giải các dạng bài tập vật lý khó. Đối với giáo viên việc tìm ra các điểm mới, phát triển được các dạng bài tập nhằm bổ sung và nâng cao kiến thức cho học sinh và rút gọn được thời gian nghiên cứu là một điều hết sức cần thiết, ngoài ra còn giúp họ dễ đi sâu tìm tòi nghiên cứu các dạng bài tập vật lý, dễ dàng trong quá trình truyền thụ cho học sinh các kiến thức vật lý, bài dạy trở nên phong phú hơn, mượt mà làm cho học sinh thích thú hơn đối với môn học. Cũng có thể dùng sáng kiến này trong việc nghiên cứu chương trình bồi dưỡng cho học sinh giỏi. 5
5. Phương pháp nghiên cứu. Nghiên cứu luật giáo dục về đổi mới chương trình sách giáo khoa, đổi mới phương pháp dạy học, đổi mới kiểm tra đánh giá, vận dụng kiến thức liên môn trong giải quyết các tình huống thực tiển. Các tài liệu về lý luận dạy học, phương pháp dạy học tích cực của bộ môn vật lý. Nghiêm cứu sách giáo khoa, sách giáo viên và các tài liệu tham khảo khác. Phương pháp đánh giá học sinh qua từng dạng bài tập, so sánh với các phương pháp khác để thấy được sự tiến bộ của học sinh. Nghiên cứu thực trạng dạy học vật lý trong trường học cơ sở. 6. Dự báo đóng góp của đề tài. Trong quá trình nghiên cứu đề tài tôi đã tìm hiểu và thấy được sự khó khăn của học sinh trong việc tiếp thu kiến thức vật lý, làm cho học sinh ngày càng xa rời đối với môn học. Đối với giáo viên khi hướng dẫn học sinh làm các dạng bài tập cũng như khi nghiên cứu giảng dạy bài mới chỉ bám chặt sách giáo khoa mà chưa dám tìm hiểu sâu các vấn đề mới nhằm bổ sung kiến thức cho học sinh làm cho bài dạy trở nên phong phú tạo được sự đam mê cho học sinh khi học. Vì vậy khi giảng dạy các tiết dạy trở nên khô cứng dẫn đến sự nhàm chán cho học sinh. Khi nghiên cứu đề tài này tôi muốn giáo viên nên định hướng lại về phương pháp giảng day không nên quá cứng nhắc, luôn xem sách giáo khoa là tất cả là pháp lệnh mà chưa mạnh dạn đổi mới. Ngoài ra trong đề tài còn vận dụng linh hoạt kiến thức hình học trong xử lý các dạng bài tập vật lý giúp giáo viên THCS định hướng nghiên cứu tìm thêm các tài liệu cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi. B.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ. Qua việc giảng dạy bộ môn Vật lí tại trường nhiều năm, ở các nhóm đối tượng khác nhau: Nhóm học sinh đại trà; học sinh giỏi trường; ôn thi học sinh giỏi. Tôi thấy để học sinh tiếp thu nhanh với các dạng bài tập trong đề tài, tôi đã phân đề tài thành hai chuyên đề: Chuyên đề 1: Mạch điện tương đương. Chuyên đề 2: Mạch điện có ampe kế, vôn kế lí tưởng ( hoặc không) I. C Ơ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI : 6
1) Giới thiệu những kiến thức cơ bản về mạch điện. a) Định luật Ôm. Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế ở hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây. U Hiệu điện thế, đơn vị là Vôn (V) U Hệ thức: I Trong đó: R Điện trở dây dẫn, đơn vị là Ôm ( ) R I Cường độ dòng điện, đơn vị là Ampe b)Định luật Ôm cho các đoạn mạch:(A) Đoạn mạch nối tiếp ( viết tắt: nt) Đoạn mạch song song ( kí hiệu: // ) R1 R2 R1 A C. B R 1 R 1   ● ● R2 R1 và R2 chỉ có một điểm chung.Ta có: A B 1. I = I1 = I2 2. U = U1 + U2 R1 và R2 có 2 điểm chung. Ta có: 3. R = R1 + R2 1. I = I1 + I2 U1 R1 R1 2. U = U1 = U2 4. U1 . U U2 R2 R1 R2 1 1 1 R1 .R2 3. R R1 R2 R R1 R2 R2 I1 R2 R2 U 2 . U 4. I1 .I R1 R2 I2 R1 R1 R2 R và I 2 = R +1 R .I 1 2 2) Vai trò của ampe kế, vôn kế trong sơ đồ mạch điện. * Vai trò của ampe kế. Nếu ampe kế lí tưởng ( RA = 0), trong sơ đồ mạch điện nó có vai trò như một dây nối. Khi mắc ampe kế vào mạch, ampe kế chỉ dòng điện qua mạch chứa nó. Khi mắc ampe kế song song với đoạn mạch nào đó thì đoạn mạch đó không có dòng điện đi qua nữa. Khi đó ampe kế có vai trò như dây dẫn, đoạn mạch bị nối tắt nếu vẽ lại mạch điện để khảo sát. Khi ampe kế ở riêng một đoạn mạch thì dòng điện qua nó tính qua các dòng điện liên quan ở hai đầu nút ta mắc ampe kế. Nếu ampe kế có điện trở thì ta coi nó như là một điện trở mắc vào mạch điện * Vai trò của vôn kế. 7
Nếu Vôn kế lí tưởng ( RV vô cùng lớn) khi vôn kế mắc song song với đoạn mạch thì coi dòng điện qua vôn kế là bằng không, không tính đến. Vôn kế chỉ hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch mà nó mắc vào. Khi mắc vôn kế nối tiếp với các điện trở thì các điện trở coi như là dây nối của vôn kế. Nếu điện trở của vôn kế là hữu hạn thì trong sơ đồ mạch điện vôn kế được coi như là một điện trở. Vôn kế chỉ giá trị hiệu điện thế ở hai đầu nó, và cũng là hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch mắc song song với nó. ( UV = IvRv). 3) Một số lưu ý khi giải bài tập. a). Đọc kĩ bài, tìm hiểu kĩ từng câu, chữ, tóm tắt, đổi đơn vị đo cho phù hợp. b). Phân tích sơ đồ mạch điện ( phân tích cấu trúc). Tìm mối liện hệ giữa các phần tử có trong mạch để biến đổi về sơ đồ mạch điện tương đương khi cần. Các điểm nối với nhau bằng dây dẫn, công tắc K, ampe kế có điện trở không đáng kể; được chập lại với nhau khi vẽ lại mạch điện để tính toán. c). Lựa chọn công thức hợp lí, biết thiết lập phương trình, hệ phương trình, phương trình bậc hai...và cách giải các phương trình đó. Nhiều khi bài toán trình bày dạng biểu thức sau đó mới thay số vào. d). Kiểm tra biện luận: Kiểm tra lại các giá trị đã tính toán, so sánh điều kiện của bài (nếu có). Sau khi đã trình bày một số kiến thức lí thuyết trên cho học sinh, tôi tiến hành triển khai chuyên đề 1; sau đó triển khai chuyên đề 2. II. CÁC BIỆN PHÁP MỚI ĐÃ THỰC HIỆN ĐỂ GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI: Chuyên đề 1: Mạch điện tương đương. 1/ Nhận xét chung: ́ ơi m Đôi v ́ ạch điện phức tạp, không đơn giản mà phân tích cách mắc các bộ phận trong mạch điện được ngay. Vì vậy, để giải được bai toan, b ̀ ́ ắt buộc phải tìm cách mắc lại để đưa về mạch điện tương đương đơn giản hơn. Nhớ rằng, giữa các điểm nối với nhau bằng dây dẫn, ampe kế có điện trở không đáng kể là những điểm có cùng điện thế, ta gộp lại (chập lại). Khi đó vẽ lại mạch điện, ta sẽ được mạch điện tương đương ở dạng 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 A B đoạn mạch nối tiếp và song song. R1 2/ Các bài tập thí dụ cụ thể R4 Thí dụ 1: R 2 Cho sơ đồ mạch điện được mắc như sơ đồ hình vẽ 3. Biết R1 = 6Ω; R2 = 3Ω; R3 = 8Ω; R4 = 4Ω. D R A C 3 .. Ơ 8
Khi đoạn mạch được mắc vào một nguồn điện, ampe kế chỉ 3A. a/ Tính hiệu điện thế của nguồn điện. b/ Tính dòng điện đi qua R1 và R2. Hướng dẫn: Bài giải: Bước 2: Thực hiện bài giải: Với việc lần đầu tiên giải bài toán Mạch điện được vẽ lại tương đương như mạch điện hỗn hợp như thế này, học sau: A B R1 sinh lúng túng trong việc phân tích mạch điện. Vì vậy, sau khi đã được R1 giáo viên cung cấp việc chập các điểm nối với nhau bằng dây dẫn, ta R3 R4 A yêu cầu học sinh quan sát kĩ sơ đồ và Mạch điện được mắc: R1 // R2 // (R3 nt R4 ) nhận xét cách mắc. Ơ Gọi I1, I2, I3,4 là các dòng đi ện đi qua các điện * Nhận xét: trở R1, R2, R3 và R4. Ta thấy các điểm A và D được a/ Hiệu điện thế giữa hai cự của nguồn điện nói với nhau bằng dây dẫn có diện trở cũng chính là hiệu điện thế giữa hai mạch rẽ không đáng kể, nên chúng có cùng chứa R3 và R4. điện thế và ta chập lạ thành một Ta có: UAB = I34.R34 = I34(R3 + R4) điểm. Như vậy thì giữa hai điểm A và = 3(8 + 4) = 36(V) B có một đoạn mạch mắc song song b/ Cường độ dòng điện qua R1 và R2 lần lượt là gồm 3 mạch rẽ. Mạch rẽ thứ nhất : chứa R1, mạch rẽ thứ hai chứa R2, U AB 36 I 1 = 6( A) I2 = mạch rẽ thứ ba chứa R3 và R4. R1 6 U AB 36 12( A) R2 3 ĐS: U = 36V; I1 = 6A; I2 = 12A. Thí dụ 2: B R2 R4 Cho mạch điện có sơ đồ cách mắc như hình vẽ 4. A D Biết: R1 = 6,5Ω; R2 = 6Ω; R3 = 12Ω; R4 = 10Ω; R3 R5 R5 = 30Ω. Ampe kế chỉ 2A. Tính: C A a/ Hiệu điện thế ở 2 cực của nguồn điện. b/ Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở. + R1 R2 R4 Hướng dẫn: Bài giải: MAạch điện đCược vẽ lD ại tương Khi học sinh quan sát sơ đồ mạch R3 R5 đương như sau: điện, rất khó để có thể phân tích A + 9 R1
được cách mắc các bộ phận trong mạch điện, ta yêu cầu học sinh quan sát và nhận xét sơ đồ cách mắc. *Nhận xét Ta thấy hai điểm B và C được nối với nhau bằng dây dẫn có điện Mạch điện : R1 nt {(R2 // R3) nt (R4 // R5)} trở không đáng kể. Do đó, ta chập a/ Điện trở tương đương của mạch AC là : hai điểm này lại với nhau. Khi đó 1 1 1 R2 + R 3 đoạn mạch AC và đoạn mạch CD là = + = RAC R2 R3 R2 .R3 hai đoạn mạch mắc nối tiếp, mỗi RR 6.12 72 đoạn mạch đó lại có 2 điện trở được � R AC = 2 3 = = = 4(Ω) R2 + R3 6 + 12 18 mắc song song. Như vậy, mạch điện Điện trở tương đương của đoạn mạch CD là: gồm: Hai đoạn mạch mắc song song 1 1 1 R4 + R 5 AC và CD măvs nối tiếp với nhau và = + = RCD R4 R5 R4 .R5 nối tiếp với điện trở R1 mắc vào RR 10.30 300 nguồn điện. � R CD = 4 5 = = = 7,5(Ω) R4 + R5 10 + 30 40 Điện trở toàn mạch là: 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 : I R 12 Ta có : I 2 = R = 6 = 2 � I 2 = 2.I3 3 (1) 3 2 Mà : I2 + I3 = I = 2A (2) 4 Kết hợp (1) và (2), ta có : I2 = (A)và I3 = 3 2 (A) 3 Cường độ dòng điện qua R4 và R5 là I4 và I5: I R 30 Ta có : I 4 = R = 10 = 3 � I4 = 3.I 5 5 (3) 5 4 Mà: I4 + I5 = I = 2A (4) 3 1 Kết hợp (3) và (4) :I4 = (A) và I5 = (A). 2 2 Thí dụ 3: 10
Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ 5. Các điện trở đều bằng nhau và có giá trị là r = 15Ω. Dây nối và ampe kế có điện trở không đáng kể. Khi mắc mạch điện vào nguồn điện thì ampe kế chỉ 2A. Tính: a/ Điện trở tương đương của toàn mạch AB. b/ Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện. D A + r r F r H r r K B A C E I G Hướng dẫn: Bài giải: Mạch điện được vẽ lại tương đương Với mach điện như thế này, nếu như sau: r học sinh chưa tiếp cận lần nào thì dễ gây cho học sinh sự chán r nản và bỏ cuộc. Song với việc chập các điểm có cùng đi + A ện thế A r B mà các em đã được tiếp cận thì lại gây cho các em sự tò mò muốn r được thử sức. * Nhận xét: r Ta thấy giữa các điểm A, C, D, F, I được nối với nhau bằng Mạch điện được mắc: R1 // R2 // R3 // R4 // R5. dây dẫn và ampe kế có điện trở không đáng kể nên chúng có cùng a/ Điện trở tương đương của toàn mạch AB là: điện thế. Do đó, ta chập các điểm 1 1 1 1 1 1 này lại làm một và nối với dương R AB R1 R2 R3 R4 R5 nguồn. Tương tự như vậy, giữa các điểm E, G, H, K, B ta chập lại 1 1 1 1 1 5 r 15 = + + + + = � R AB = = = 3(Ω) làm một và nói với âm nguồn. r r r r r r 5 5 Như vậy hai đầu mỗi điện trở b/ Hiệu điện thế ở hai cực của nguồn điện là: này, một đầu nối với cực dương, UAB = I.RAB = 2.3 = 6(V) một đầu nối với cực âm của nguồn điện, nghĩa là mạch điện ĐS: RAB = 3( ) ; UAB = 6(V) AB gồm 5 điện trở được mắc song song với nhau. 11
Thí dụ 4: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ 6. Các điện trở đều bằng nhau và có giá trị là r = 49 . Dây nối có điện trở không đáng kể. Tính điện trở tương đương của toàn mạch. + A C R D R E R 1 2 3 F F R4 B R7 R6 R5 G K I H Hướng dẫn: Bài giải: Mạch điện được vẽ lại tương Với mạch điện phức tạp này, học R1 đương như sau : sinh sau khi đã làm quen với phương R2 pháp quan sát để nhận ra được giữa các điểm được nối với nhau bằng dây R3 dẫn sẽ được chập lại để làm rõ cách + R4 mắc các bộ phận trong mạch điện. A B *Nhận xét: R5 Quan sát sơ đồ mạch điện, ta R6 thấy giữa các điểm A, C, I, E, G. được nối với nhau bằng dây dẫn có R7 điện trở không đáng kể. Vì vậy, các điểm này có cùng điện thế, ta chập lại làm một và mắc về phía cực Mạch điện được mắc: R1 // R2 // R3 // R4 // dương của nguồn điện, tương tự như R5 // R6 // R7. vậy ta cũng có thể chập các điểm B, Điện trở tương đương của toàn mạch là: 1 1 1 1 1 1 1 1 K, D, H, F lại làm một và mắc về R AB R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 phía cực âm của nguồn. . 1 1 1 1 1 1 1 1 7 R AB r r r r r r r r r 49 R AB 7( ) 7 7 3/ Một số bài tập áp dụng Bài tập 1: Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB như hình vẽ , nếu: a/ K1, K2 mở. R1 R2 R3 M N K2 b/ K1 mở, K2 đóng. A B c/ K1 đóng, K2 mở. R4 d/ K1, K2 đều đóng. K1 12
Cho R1 = 2Ω; R2 = 4Ω; R3 = 6Ω; R4 =12Ω; điện trở các dây nối là không đáng kể. ĐS: a/ K1, K2 mở: RAB = 12Ω; b/ K1 mở, K2 đóng: RAB = 4Ω. c/ K1 đóng, K2 mở: RAB = 1,2Ω; d/ K1, K2 đều đóng: RAB = 1Ω. Bài tập 2: 1 Tính điện trở RAB, và RAG theo mạch điện được vẽ ở môi hinh d ̃ ̀ ươi. Bi ́ ết mỗi đoạn đều có điện trở là R. H C G D C A 0 B F E D A B 2R 5R ĐS: RAB = ; RAG = C 3 6 Bài tập 3: R1 R2 1 Có mạch điện như hình vẽ : R3 Biết R1 = R3 = R4 = 4Ω; R2 = 2Ω; U = 6V. a/ Khi nối giữa A và D một vôn kế thì vôn kế chỉ bao nhiêu ? Biết vôn kế có điện trở rất lớn. A . D R4 B b/ Khi nối giữa A và D một ampe kế thì ampe kế + U chỉ bao nhiêu ? Biết điện trở của ampe kế rất nhỏ. Tính điện trở tương đương của mạch trong trường hợp này. ĐS: UV = UAD = 5,14V; IA = 2,25A Chuyên đề 2: Mạch điện có ampe kế, vôn kế lí tưởng ( hoặc không) 1/ Các bài tập thí dụ cụ thể ụ 1 : Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Ví d R1 Vôn kế chỉ 36V, ampe kế chỉ 3A. R1 = 30 . A1 + ● a) Tính điện trở R2. ● A b) Tính số chỉ của các ampe kế. M N A2 R2 V Hướng dẫn: Bài giải: a) Điện trở tương đương của đoạn Chú ý khi đề bài không nói gì thì mạch MN là: đây là các máy đo lí tưởng, ampe kế chỉ cường độ dòng điện qua UV 36 R 12 ( ) mạch mà nó mắc vào, vôn kế chỉ IA 2 hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch MN cũng như là hai đầu R1, R2.Và 13
mạch có dạng: R1// R2. 1 1 1 1 1 1 UV 1 1 1 Từ công thức : R R R R R R1 1 2 2 a) R mà R R1 R2 R2 IA . 1 1 1 1 R2 20 ( ) => R b) Tính I1 rồi tính I2 = I – I1. 2 12 30 20 b) Số chỉ của các ampe kế A1 là : U1 UV 36 I1 1,2 ( A) R1 R1 30 Số chỉ của các ampe kế A1 là : I2 = I – I1 = 3 – 1,2 = 1,8 (A). R1 Ví dụ 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẻ . A1 + Các điện trở R1 = 25 ; R2 = 75 . Các ampe kế ● A ● A R2 B có điện trở không đáng kể, ampe kế A1 chỉ giá trị 1,5A. Xác định số chỉ của ampe kế A. Hướng dẫn: Bài giải: I1 R2 I 1 R1 I R2 Do R1// R2. nên ta có : I2 = Áp dụng công thức: 1 I2. I2 R1 R2 I2 R1 1,5.25 = 0,5 ( A) Từ đó I = I1 + I2 đó là số chỉ của ampe 75 Vậy số chỉ của ampe kế A là: I = I1 + I2 = 1,5 kế A. + 0,5 = 2 (A). Ví dụ 3: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: R1 R2 UMN = 18V, R1 = R3 = 12 , R2 = 6 . A1 Điện trở của dây nối và của ampe kế không + ● A ● M R3 đáng kể, Tìm số chỉ của các ampe kế . N A2 Hướng dẫn: Bài giải: U Số chỉ của ampe kế A2 là: Ta có : U = U3 => I2 = R => số chỉ 3 U3 U 18 I2 = = R = 1,5 ( A) của ampe kế A2. R3 3 12 U 12 U Điện trở tương đương của đoạnu mạch gồm Do R12 = R1 + R2 => I1 = = R R12 12 R1, R2 là: => số chỉ của ampe kế A1. R12= R1 + R2 = 12 + 6 = 18 ( ) 14
Vậy I = I1 + I2 =>số chỉ của ampe kế Số chỉ của ampe kế A1 là: A U 12 U 18 I1 = = = 1( A) R12 R12 18 Số chỉ của ampe kế A là: I = I1+I2 =1,5+1 = 2,5(A). Ví dụ 4: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, nguồn có hiệu điện thế không đổi 12V. a) Điều chỉnh con chạy của biến trở để vôn kế chỉ 6V thì ampe kế chỉ 0,5 A. Hỏi khi đó biến trở có điện trở là bao nhiêu? + b) Phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu 121 để vôn kế chỉ 4,5V? 2V K A Rb R V Hướng dẫn: Bài giải: Chú ý khi đề bài không nói gì thì đây Hiệu điện thế hai đầu Rb là: là các máy đo lí tưởng, ampe kế chỉ Ub = U – UR = 12 6 = 6(V). cường độ dòng điện qua mạch mà nó Cường độ dòng điện qua biến trở là: mắc vào (dòng điện qua R và Rb); vôn I = Ib = IR = 0,5 (A). kế mắc song song với R nên chỉ hiệu Điện trở của biến trở là điện thế hai đầu R.( UV = UR). Ub 6 R b = 12 ( ). . a) R nt Rb => Ub = U – UR I b 0,5 = 12 6 = 6V. b) Giá trị điện trở R là: Mà: I = Ib = IR = 0,5 A. U U 6 Ub R = R = R = 12( ) IR IA 0,5 => Rb = . Ib Khi hiệu điện thế hai đầu R là 4,5 V b) Khi Uv = UR = 4,5V => IR = Ib = I Cường độ dòng điện qua điện trở là: UR U U UR 4,5 = R (mà R = R = R ). IR = I = Ib = R = 0,375 ( A). IR IA 12 Mặt khác: Ub = U – UR Hiệu điện thế hai đầu Rb là: Ub = U – UR Ub = 12 – 4,5 = 7,5(V). Suy ra: Rb = Ib Điện trở của biến trở lúc này là Ub 7,5 Rb = = 20 ( ) . Chú ý: Học sinh có thể giải theo cách Ib 0,375 khác. Ví dụ 5: (Trích bài 2; trang 10 Tài liệu ôn thi tuyển sinh vào lớp10 –THPT ; ThS Nguyễn Ngọc Lạc (chủ biên) Sở GD&ĐT Hà Tĩnh). 15
Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Ampe kế chỉ 0,5A; vôn kế chỉ 11,5V. Tính điện trở R trong các trường hợp: a)Vôn kế có điện trở vô cùng lớn. b)Vôn kế có RV = 2300 . I IR R A + A B IV V Hướng dẫn: Bài giải: Vôn kế lí tưởng ( RV vô cùng lớn) khi 1)Vì RV = => IV = 0 => IR = I. vôn kế mắc song song với đoạn mạch UV 11,5 Điện trở: R 76,67 ( A) thì coi dòng điện qua vôn kế là bằng I 0,15 không, không tính đến. Nó đo hiệu điện 2) Cường độ dòng điện qua vôn kế là: thế ở hai đầu R. UV 11,5 I 0,005( A) 5( mA) Nếu điện trở của vôn kế là hữu hạn RV 2300 thì trong sơ đồ mạch điện vôn kế được Cường độ dòng điện qua điện trở R là: coi như là một điện trở. Vôn kế chỉ giá IR = I – IV = 0,145 (A) trị hiệu điện thế ở hai đầu nó, cũng là UV 11,5 R 79,31( ) hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch mắc IR 0,145 song song với nó ( UV = IvRv ). ở đây mạch có dạng: RV // R. 1) Khi R V = ; mạch chỉ có R. Dễ dàng tính được các đại lượng. 2) Mạch có dạng: RV // R. Vận dụng công thức mạch song song ta giải. 1V Ví dụ 6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. R R R 1 2 3 Biết R3 = 2R1 ; các vôn kế có điện trở rất lớn . 1 + Vôn kế V1 chỉ 10V, vôn kế V2 chỉ 12V. A B Tính hiệu điện thế hai đầu AB. 2V 2 Hướng dẫn: Bài giải : Mạch điện có dạng R1 nt R2 nt R3 Theo bài ra ta có: U1 + U2 = 10V Vôn kế V1 chỉ hiệu điện thế hai đầu R1 và U2 + U3 = 12V R2 Suy ra : U3 – U1 = 2V (1) Vôn kế V2 chỉ hiệu điện thế hai đầu R2 và Do R1 nt R2 nt R3 => I1 = I2 = I3 = I R3 Mà R3 = 2R1 => I.R3 = 2I.R1 => Do U1 + U2 = 10V U3 = 2U1 . (2) U2 + U3 = 12V Từ (1) và (2) suy ra: U1 = 2(V) => U3 – U1 = 2V (1) Hiệu điện thế hai đầu AB là: Do R1 nt R2 nt R3 => I1 = I2 = I3 = I UAB = U1 + U23 = 2 + 12 = 14(V). 16
Mà R3 = 2R1 => U3 = 2U1 . (2) Từ (1) và (2) tính U1 => UAB = U1 + U23. Ví dụ 7: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. R1 M R2 Vôn kế có điện trở rất lớn, dây nối và khóa K có điện trở không đáng kể. Biết: R1 = 8 , R2 = 4 , R3 = 6 . A + B UAB = 12V( không đổi). V R3 R4 K a) Khi K mở, vôn kế chỉ bao nhiêu? b) Cho R4 = 4 ; khóa K đóng, vôn kế chỉ bao nhiêu? N cực dương của vôn kế mắc vào điểm nào? c)K đóng; vôn kế chỉ 2V. Tính R4. Hướng dẫn: Bài giải: a) Khi K mở, dòng điện không qua R4. a) Mạch điện có dạng: R1 nối tiếp R2. Vì RV rất lớn khi đó dòng điện Điện trở tương đương của đoạn mạch AB là không qua R3 và R4 nên có thể bỏ R12 = R1 + R2 = 8 + 4 = 12 ( ) qua. Cường độ dòng điện qua R1; R2 là: Sơ đồ mạch điện chỉ có R1 nt R2 . U AB 12 I = I1 = I2 = = 1(A) R3 coi như dây nối của vôn kế để R12 12 đo HĐT hai đầu AM; tức hiệu điện Vậy hiệu điện thế hai đầu R1 là: thế hai đầu R1. U AB U1 = I1.R1 = 1.8 = 8 (V). Tính : I = I1 = I2 = => U1 => số Cường độ dòng điện qua R3; R4 bằng 0. R12 chỉ V1. Vôn kế đo hiệu điện thế hai đầu điện trở R1 b) Khi K đóng: (R1 nt R2) // (R3 nt R4). Vậy vôn kế chỉ 8V. Tính R34 b) Khi K đóng mạch có dạng (R1 nt R2) // (R3 nt U AB R4). Tính I3 = I4 = và tính U3 . Điện trở của đoạn mạch gồm R3; R4 là. R34 Dùng công thức: UAM + UMN + UNA = R34 = R3 + R4 = 6 + 4 = 10( ) 0 và UAM = UMA. Ta có: I1 = I2 = 1(A). Tính được: UMN . Cường độ dòng điện qua R3; R4 là: U AB 12 Cực dương của vôn kế nối với I3 = I4 = 1,2 ( A) . điểm M khi UMN > 0. R34 10 Cực dương của vôn kế nối với Do UAM + UMN + UNA = 0 điểm N khi UMN UMN = UAM UNA = UAM + UAN c) Khi K đóng, Vôn kế chỉ 2V. Với UAM = U1 = 8V; UAN = U3 = I3.R3 = 1,2.6 = Trường hợp 1: UMN = UV = 2V. 7,2V. Tính U3 =UAN => I3 ; I4 Vậy UMN = UAM + UAN = 8 + 7,2 = 0,8V. Tính U4 = UNB => R4 . Suy ra: UNM = 0,8V. Cực dương của vôn kế nối Trường hợp2: UMN = UV = 2V. với điểm N. Tính U3 =UAN => I3 ; I4 c) Khi K đóng, Vôn kế chỉ 2V. Tính U4 = UNB => R4 . Trường hợp 1: UMN = UV = 2V. 17
Ta có : UR3 = UAN = UAM + UMN = 8 + 2 = 10(V) U R3 10 5 I3 = I4 = ( A) . R3 6 3 Suy ra: UR4 = UNB = UAB UAN = 12 – 10 = 2(V) U 2.3 Vậy điện trở R4 = IR 4 5 1,2( ) 4 Trường hợp 2: UMN = UV = 2V. (UNM = 2V) UR3 = UAN = UAM + UMN = 8 2 = 6(V) U R3 6 Vậy : I3 = I4 = 1 ( A) . U4 = UNB = UAB R3 6 UAN = 12 – 6 = 6(V). UR 6 Điện trở R4 là: R4 = I 4 6( ) 4 1 C Ví dụ 8: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: + A I1 R I4 R B Biết : R1 = R2 = R3 = 3( ); R4 = 1 ( ). 1 4 UAB = 9V. R3 Mắc vào giữa hai điểm A và D một Vôn kế có I2 R2 I3 V điện trở rất lớn. Xác định số chỉ của vôn kế V. D * Híng dÉn gi¶i: - Ph©n tÝch m¹ch ®iÖn; vÏ s¬ ®å t¬ng ®¬ng. V× RV rÊt lín nªn khi m¾c V«n kÕ vµo gi÷a A & + C D A R1 R4 B nªn ta cã s¬ ®å t¬ng ®¬ng như vẽ bên. R3 - Theo s¬ ®å, ta cã: R2 ((R2 nt R3) // R1) nt R4). §iÖn trë t¬ng ®¬ng cña R2 vµ R3: D R23 R2 R3 3 3 6( ) §iÖn trë t¬ng ®¬ng cña R1, R2 vµ R3: R1 .R23 3.6 R123 2( ) R1 R23 3 6 §iÖn trë cña toµn m¹ch: R AB R123 R4 2 1 3( ) U AB 9 Dßng ®iÖn qua m¹ch chính là : I AB 3 A I AB I 4 3( A). R AB 3 Hiệu điện thế hai đầu ®iÖn trë R4 là: U R 4 I 4 .R4 3.1 3(V ) U AC 6 → U AC U AB U R 4 9 3 6(V ) . Ta cã: I 2 I 3 1( A) R23 6 → U CD U R 3 I 3 .R3 3.1 3(V ) . Do ®ã: U DB U R 3 U R 4 3 3 6(V ) Số chỉ của vôn kế là: 6V. + Chó ý: Häc sinh cã thÓ gi¶i theo c¸ch kh¸c. 18
. Ví dụ 9: R1 R2 C Cho mạch điện như hình vẽ bên : Cho biết: R1 = 1( ); R2 = 3 ( ); R3 = 2( ). V UAB = 12V. R3 R4 Vôn kế chỉ số không. D a) Tính R4 . A + B b) Tính cường độ dòng điện qua các điện trở khi đó. Hướng dẫn giải: a) Vôn kế chỉ số 0 có nghĩa là điện thế ở điểm C bằng điện thế ở điểm D. Mạch cầu cân bằng. R1 R2 R .R 3.2 Ta có: => R4 = 2 3 = = 6( ). R3 R4 R1 1 b) Mạch có dạng (R1 nt R2) // ( R3 nt R4). Cường độ dòng điện qua R1 ; R2 là: U AB 12 I1 = I2 = = = 3(A). R1 R2 1 3 Cường độ dòng điện qua R3 ; R4 là: U AB 12 I3 = I4 = = = 1,5 (A). R3 R4 2 6 Ví dụ 10. (Trích bài14; trang 17 Tài liệu ôn thi tuyển sinh vào lớp10 –THPT ; ThS Nguyễn Ngọc Lạc (chủ biên) Sở GD&ĐT Hà Tĩnh). Xác định số chỉ của ampe kế trong mạch như hình vẽ dưới đây( hình 15.1). Biết RA = 0; R1 = 30 , R2 = 5 , R3 = 30 , R4 = 15 . UAB = 9V. Hướng dẫn : R1 Đoạn dây dẫn CD chứa ampe kế có điện trở bằng 0 nên ta chuyển đổi mạch điện bằng cách chập R2 R3 M C với D. Mạch có dạng (( R3 // R4) nt R2 ) // R1. D Tính Rtđ => Tính I1, I2, I3, I4. So sánh cđdđ qua các điện trở tìm chiều dòng điện R4 A qua nút D để xác định số chỉ ampe kế A. Bài giải: + Mạch điện tương đương có dạng: A B C (( R3 // R4) nt R2 ) // R1. Cường độ dòng điện qua điện trở R1 là; 19
U 9 I1 = RAB = 0,3( A) R3 1 30 Điiện trở tương đương của R2,R3,R4 là: R2 C RR 30.9 R4 5 15( ) D R234 = R2 + R 3 R4 30 9 3 4 R1 Cường độ dòng điện qua điện trở R2 là; U 9 I2 = R AB 0,6( A). 234 15 A + B Hiệu điện thế hai đầu R3; R4. U3 = U4 = U – U2 = 9 –I2R2 = 9 – 0,6.5 = 6(V). Cường độ dòng điện qua R3 , R4 là: U 6 I3 = R3 0,2 A => I4 = I2 – I3 =0,6 – 0,2 = 0,4(A). 3 30 Nhận xét: Trở lại mạch điện lúc đầu( hình 15.1). Tại nút M thấy I2 = I4 + I3 nên dòng điện qua R3 đi từ M đến D, Vậy tại nút D : IA = I1 + I3 = 0,3 + 0,2 = 0,5(A). 3/ Một số bài tập áp dụng V1 Bài tập 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ bên:+ R1 R2 R3 Biết UAB = 12V; R1 = 5 ;R2 = 3 ;R3 = 2 B A Các vôn kế là lí tưởng. V2 Tìm số chỉ của các Vôn kếV1 và V2 . Bài tập 2: ( Trích đề thi tuyển sinh THPT chuyên lí ĐHQG Hà Nội năm2003) Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ bên: R2 M R3 Biết U = 60V; R1 = 10 ;R2 =R5 = 20 ; R3 = R4 = 40 . V2 R4 R5 Vôn kế lí tưởng, bỏ qua điện trở của dây nố. N Tính số chỉ của vôn kế. R1 + U Bài tập 3: 1A K1 Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ bên: 1 R2 Biết R1 = 4 , R2 = 6 ,R3 = 12 ; U = 6V 1 C B điện trở của dây nối và của ampe kế không A R1 1 D R3 đáng kể . Tìm số chỉ của các ampe kế khi: 1 K2 A 1 2A a) K1 ; K2 đều mở. 1 b) K1 mở; K2 đóng. + 2 1 U 20