Sáng kiến kinh nghiệm: Giải bài tập áp dụng định luật Ohm cho các đoạn mạch của vật lý lớp 9

xác nhận kết quả chính xác sẽ giúp học sinh tự tin hơn, tự khẳng định mình và sẽ gây hứng thú cho học sinh trong học tập và nhất là giải bài tập vật lý. Từ việc phân tích bốn bước giải bài tập vật lý cơ bản như trên, ta có thể tóm tắt các bước thực hiện giải bài tập vật lý bằng sơ đồ sau: ĐỌC KỸ ĐỀ BÀI VÀ PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN, TÓM TẮT ĐỀ BÀI SƠ ĐỒ CÁC BƯỚC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ BÀI TẬP VẬT LÝ THAY SỐ VÀ TÍNH KẾT QUẢ (LƯU Ý ĐƠN VỊ) VIẾT CÁC BIỂU THỨC, LẬP PHƯƠNG TRÌNH (NẾU CẦN) KIỂM TRA ĐỂ CÔNG NHẬN KẾT QUẢ II.Các ví dụ áp dụng: 1. Ví dụ 1: Có ba điện trở R1 = 5Ω, R2 = 10Ω, R3 =15Ω được mắc nối tiếp vào hiệu điện thế U = 12V. a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch? Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở? (2-8) Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Đọc, phân tích sơ đồ mạch điện và tóm tắt đề bài: -Ta có R1 được mắc nối tiếp với R2, nên hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch U = U1 +U2 + U3 Bước 2: viết các công thức có liên quan: - Công thức tính Rtđ = R1+ R2 +R3 - Công thức tính hiệu điện thế: I = => U = I. R Bước 3: Thay số vào công thức và tính. Bước 4: Kiểm tra để công nhận kết quả: Vì U = 12 V = U1+ U2 + U3 nên kết quả được công nhận. Cho biết: R1 = 5Ω R2 = 10Ω R3 =15Ω U = 12V Tính: a) Rtđ = ?Ω b) U1 = ? V U2 = ? V U3 = ? V Giải: a)Tính Rtđ của đoạn mạch: Ta có: Rtđ = R1+ R2 +R3 = 5 + 10 + 15 = 30 (Ω) b)Tính: U1; U2 và U3 : Vì R1; R2 và R3 mắc nối tiếp nên CĐDĐ trong mạch là I,ta có: I = I1=I2 =I3 = = = 0,4 (A) Vậy: U1 = I. R1 = 0,4 . 5 = 2 (V) U2 = I, R2 = 0,4. 10 = 4 (V) U3 = I, R3 = 0,4 .15 = 6 (V) Đáp số: a) Rtđ= 30 (Ω) b)) U1 = 2 (V) U2 = 4 (V) U3 = 6 (V) 2.Ví dụ 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, trong đó R1 =15Ω; R2 = 10Ω, vôn kế chỉ 24V. a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch? Tính số chỉ của các ampe kế? (3-9) B R1 A A1 A R2 A2 - + V Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Đọc, phân tích sơ đồ mạch điện và tóm tắt đề bài: -Mạch điện có R1 mắc sonh song với R2, nên cường độ dòng diện trong mạch chính là: I = I1 +I2 Bước 2: viết các công thức có liên quan: - Công thức tính Rtđ của đoạn mạch song song: Rtđ = - Công thức tính CĐDĐ: I = Bước 3: Thay số vào công thức và tính. Bước 4: Kiểm tra để công nhận kết quả: Vì I = 4 A = I1+ I2 = 1,6 +2,4 nên kết quả được công nhận. Cho biết: R1 = 15Ω R2 = 10Ω UAB= 24V Tính: a) RAB = ?Ω b) I = ? A I2 = ?A I3 = ? A Giải: a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch: Ta có: : RAB = = = 6(Ω) b)Tính số chỉ của các ampe kế: Ta có: I = = = 4 (A) I1 = = = 1,6 (A) I2 = I – I1 = 4 – 1,6 = 2,4(A) Đáp số: a) RAB =6(Ω) b) I = 4 (A) I1 = 1,6 (A) I2 = 2,4 (A) 3.Ví dụ 3: Giữa hai điểm A và B duy trì một hiệu điện thế không đổi UAB = 110V. Nếu ba điện trở R1, R2, R3 được mắc nối tiếp vào hai điểm AB thì cường độ dòng điện trong mạch là 2A. Nếu chỉ mắc nối tiếp R1, R2 vào hai điểm AB thì cường độ dòng điện là 5,5A. Còn nếu mắc nối tiếp R1, R3 vào hai điểm AB thì cường độ dòng điện là 2,2A. Tính giá trị của R1, R2, R3? (4-85) Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Đọc và tóm tắt đề bài: Bước 2: Viết các biểu thức có liên quan. Lập các phương trình: - Công thức tính điện trở: R = - Công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch mắc nối tiếp: Rtđ = R1+R2+R3 - Dựa vào điều kiện của đề bài ta viết được hệ phương trình có ba ẩn số là: R1, R2 và R3. Bước 3: Thay số và tính kết quả. Bước 4: Kiểm tra để xác nhận kết quả: Thay lần lượt các giá trị của R1= 15Ω; R2 = 5Ωvà R3 =35Ω vào các phương trình (1); (2) và (3) thì các phương trình nghiệm đúng. Nên kết quả được công nhận Cho biết: UAB = 110V R1, R2, R3 mắc nối tiếp thì IAB = 2A. R1, R2 mắc nối tiếp thì IAB = 5,5A R1, R3 mắc nối tiếp thì IAB = 2,2A Tính: R1= ?Ω R2= ?Ω R3= ?Ω Giải: - Khi R1, R2, R3 mắc nối tiếp vào hai điểm AB, ta có: R1+R2+R3 = = = 55(Ω) (1) - Khi R1, R2 mắc nối tiếp vào hai điểm AB, ta có: R1+ R2 = = = 20(Ω) (2) - Khi R1, R3 mắc nối tiếp vào hai điểm AB, ta có: R1+ R3 = = = 50(Ω) (3) - Từ (1), (2) và (3) ta được hệ phương trình: R1+R2+R3 = 55(Ω) (1) R1+ R2 = 20(Ω) (2) R1+ R3 = 50(Ω) (3) - Giải hệ phương trình trên ta được: R1= 15(Ω) R2 = 5(Ω) R3 =35(Ω) Đáp số: R1= 15(Ω) R2 = 5(Ω) R3 =35(Ω) 4.Ví dụ 4: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Trong đó R1 = 15Ω; R2= 30Ω; R3 = 60Ω. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch UAB = 42V. a)Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB? b)Tính cường độ dòng điện qua các điện trở và số chỉ của ampe kế?(5- 85). R2 R1 A R3 K UAB UAB Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Đọc, phân tích sơ đồ mạch điện và tóm tắt đề bài: - Đoạn mạch điện AB gồm các điện trở R1 mắc nối tiếp với điện trở R2 mắc song song với điện trở R3 : - CĐDĐ qua mạch chính là số chỉ của ampe kế cũng chính là CĐDĐ qua R1 nên: IA =I1 Bước 2: Viết các biểu thức có liên quan: Biểu thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch có R1 nối tiếp R2: Rtđ = R1 + R2 - Biểu thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch có R1 song song với R2: hay Rtđ = - Biểu thức tính CĐDĐ, Hiệu điện thế: I = => U = R . I - Biểu thức tính CĐDĐ của đoạn mạch có R1 song song với R2: I = I1 +I2 Bước 3: Thay số vào biểu thức rồi tính kết quả: Bước 4: Kiểm tra để công nhận kết quả: Vì IA = I1 =I2 + I3 = 0,8 + 0,4 = 1,2A Nên kết quả công nhận. Cho biết: R1 = 15Ω R2= 30Ω R3 = 60Ω UAB = 42V Tính: RAB = ?Ω b) IA =I1 =?A I2 =?A I2 =?A Giải: a)Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB: - Ta có: Điện trở R2 // điện trở R3 nên: R23 = = = 20(Ω) - Vì đoạn mạch AB có điện trở R1 nối tiếp với điện trở R23 nên: RAB = R1+ R23 = 15 + 20 = 35(Ω) b)Tính CĐDĐ qua các điện trở và số chỉ của ampe kế: - Số chỉ của ampe kế IA cũng chính là CĐDĐ điện trở R1 là I1. - Ta có: IA = I1= = = 1,2(A) -CĐDĐ qua điện trở R2 là I2, CĐDĐ qua điện trở R3 là I3. - Ta có: U = I. R Nên: U23 = I1.R23 = 1,2 . 20 = 24(V) Vậy I2 = = = 0,8(A) Và I3 = = = 0,4(A) Đáp số: RAB = 35(Ω) b)IA= I1 = 1,2(A) I2= 0,8(A ) I3= 0,4(A) 5.Ví dụ 5: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Trong đó R1 =5Ω; R2= 12Ω; R3 = 8Ω và R4 = 20Ω . Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch UAB = 30V. a)Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB? b)Tính cường độ dòng điện qua các điện trở? R3 D R2 c) Tính các hiệu điện thế UAC và UCD.(6-33) R1 B A - C + R4 Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Đọc, phân tích sơ đồ mạch điện và tóm tắt đề bài: - Mạch điện CB gồm các điện trở R2 nối tiếp R3 (gọi là R23), R23 song song với R4. Nên RCB = R234. - Mạch điện AB gồm điện trở R1 nối tiếp với R234. Bước 2: Viết các biểu thức có liên quan đến các đại lượng trong đề bài: - Biểu thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch có R1 nối tiếp R2: Rtđ = R1 + R2 - Biểu thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch có R1 song song với R2: hay Rtđ = - Nếu có n điện trở giống nhau mắc song song thì: Rtđ = - Biểu thức tính CĐDĐ, Hiệu điện thế: I = => U = I.R - Biểu thức tính CĐDĐ của đoạn mạch có R1 song song với R2: I = I1 +I2 Bước 3: Thay số vào biểu thức rồi tính kết quả: Bước 4: Kiểm tra để công nhận kết quả: -Vì UAB =30 (V) = UAC+ UCB= 10 +20 = 30 (V) -Và I =I1 = 2(A) = I2 + I4 = 1 + = 2(A) Nên kết quả đúng. Cho biết: R1 = 5Ω R2= 12Ω R3 = 8Ω R4 = 20Ω UAB = 30V. Tính: a)RAB = ?Ω b) I1 = ?A I2 = ?A I3 = ?A I4 = ?A c)UAC = ?V UCD = ?V Giải: a)Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB: - Ta có: Điện trở R2 nối tiếp điện trở R3 nên: R23 = R2 + R3 = 12 + 8 = 20(Ω) -Đoạn mạch CB có điện trở R4 song song với điện trở R23, vì: R23 = R4 = 20Ω, nên: R234 = == 10(Ω) - Đoạn mạch AB có R1 nối tiếp R234 nên: RAB = R1 + R234 = 5 + 10 = 15(Ω) b) Tính cường độ dòng điện qua các điện trở: - Cường độ dòng điện qua R1 là I1: Ta có: I1 = I = = = 2(A) - Hiệu điện thế: UCB = I. R234 = 2.10 = 20(V) - Dòng điện qua R2 và R3: I2 = I3 = = = 1(A) - Dòng điện qua R4: I4 = I – I3 = 2 – 1 = 1(A) c)Tính các hiệu điện thế UACvà UCD: Ta có: UAC = I1 .R1 = 2 . 5 = 10(V) UCD = I2 . R2 = 1 . 12 = 12(V) Đáp số: a) RAB = 15(Ω) b)) I1 = 2(A) I2 = I3 = 1(A) I4 = 1(A) c)UAC =10 (V) UCD = 12(V) C KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 1. Kết luận: Qua thực hiện nghiên cứu đề tài để đạt hiệu quả cao, trong ví dụ áp dụng tôi giải theo các bước cơ bản để học sinh làm quen và vận dụng. Dần dần hình thành thói quen giúp học sinh giải bài tập vật lý theo trình tự hợp lý, có lôgich. Khi giải được bài tập, học sinh sẽ tự hoàn thiện mình về mặt nhận thức và tích lũy thành vốn kiến thức riêng của mình và có thái độ yêu thích môn học. Các ví dụ áp dụng từ cơ bản đến nâng cao nhằm phát huy năng lực, tính tích cực của học sinh để giáo viên phát hiện học sinh giỏi bộ môn, tạo nền tảng để bồi dưỡng học sinh giỏi bô môn sau này. Qua thực tế tôi đã thực hiện phương pháp trên ở nhiều năm, tôi đã đạt kết quả rất khả quan. Cụ thể là kết quả bộ môn vật lý 9 của các lớp tôi dạy ở cuối năm đạt được chất lượng bộ môn như sau: Năm học 2006-2007 2007-2008 2008-2009 Kết quả bộ môn cả năm đạt từ TB trở lên 100% 100% 100% 2. Khuyến nghị: Trong quá trình nghiên cứu cũng có thể còn nhiều thiếu sót, tôi rất chân thành mong được sự đóng góp của quý đồng nghiệp để tiến bộ hơn. Theo tôi, mỗi Giáo viên phải tự học tự bồi dưỡng và tham khảo nhiều tài liệu, luôn học tập các bạn đồng nghiệp, để không ngừng nâng cao chuyên môn và nghiệp vụ cho bản thân đó là việc rất cần thết và bổ ích. D. DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1. Nghị quyết Đại hội Đảng lần IX, Nxb Giáo Dục, Hà Nội. 2. Sách bài tập vật lý lớp 9 – Nxb Giáo Dục- 2005 3 Sách bài tập vật lý lớp 9 – Nxb Giáo Dục- 2005 4. Sách câu hỏi trắc nghiệm và bài tập vật lý lớp 9–Nxb Giáo Dục - 2005 5. Sách câu hỏi trắc nghiệm và bài tập vật lý lớp 9–Nxb Giáo Dục - 2005. 6. Sách câu hỏi trắc nghiệm và bài tập vật lý lớp 9–Nxb Giáo Dục – 2005. Người thực hiện: Nguyễn Thị Phượng. Đơn vị :Trường THCS Phú An.