Đang tải... (xem toàn văn)
I MỤC LỤC Phần Nội dung Trang Mục lục 1 I MỞ ĐẦU 2 1 Lí do chọn đề tài 2 2 Mục đích nghiên cứu 2 3 Đối tượng nghiên cứu 3 4 Phương pháp nghiên cứu 3 II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 3 1 Cơ sở lí luận.
MỤC LỤC Phần I II 4.1 4.2 4.3 TH1 TH2 TH3 TH4 4.4 4.5 4.6 4.6.1 4.6.2 4.6.3 4.6.4 4.6.5 4.6.6 4.6.7 4.7 III Nội dung Mục lục MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Cung cấp cho học sinh kiến thức mạch cầu Nhận dạng mạch cầu Mạch cầu cân Mạch cầu khơng cân Mạch cầu có điện trở cạnh khơng Mạch cầu có điện trở đường chéo (0), Mạch cầu có hai điện trở khơng(o) Mạch cầu có điện trở (0) Mạch cầu tổng quát Phương pháp chuyển mạch điện Bài tập vận dụng Bài tập Bài tập Bài tập Bài tập Bài tập Bài tập Bài tập Bài tập tham khảo Hiệu sáng kiên kinh nghiệm KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết luận Kiến nghị Trang 2 3 3 5 5 8 10 11 12 12 13 14 14 16 18 18 19 19 20 20 20 I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Hiện việc đổi toàn diện giáo dục nước ta đặt yêu cầu cấp thiết Văn kiện đại hội XI Đảng xác định phát triển giáo dục quốc sách hàng đầu Đổi bản, toàn diện giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hoá, đại hoá, tập trung nâng cao chất lượng giáo dục đào tạo, coi trọng giáo dục đạo đức, lối sống, lực sáng tạo, kĩ thực hành khả lập nghiệp Đổi toàn diện giáo dục điều quan trọng phải đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo học sinh học tập, tăng cường kĩ thực hành học Người thầy phải tổ chức hướng dẫn học sinh tiếp nhận kiến thức vận dụng kiến thức, kĩ học để áp dụng vào giải vấn đề thực tiễn Do nắm bắt tốt kiến thức, kĩ mơn góp phần vào việc hình thành, mở mang trau dồi kiến thức cho em học sinh làm hành trang vào đời sau Bộ mơn Vật lí trường trung học sở có vai trị quan trọng, kiến thức kĩ có nhiều ứng dụng đời sống thực tiễn cung cấp kiến thức hố học phổ thơng có hệ thống toàn diện, kiến thức phải phù hợp với trình độ hiểu biết đại theo tinh thần kỹ thuật tổng hợp, tạo điều kiện hướng nghiệp gắn với sống Nhằm chuẩn bị tốt cho em tham gia vào lao động sản xuất tiếp tục học lên phổ thơng trung học Đồng thời mơn hố học góp phần phát triển lực tư khoa học, rèn luyện kỹ có tính chất kỹ thuật tổng hợp góp phần xây dựng giới quan khoa học rèn luyện phẩm chất đạo đức người lao động Trong năm vừa qua chất lượng đội tuyển mơn Vật lí trường THCS Hà Bình nhiều hạn chế, Mặt khác em thường ngại học mơn Vật lí cho q khó, lại môn không thi vào cấp III Để học sinh THCS, đặc biệt học sinh học đội tuyển say mê, hứng thú học giỏi mơn Vật lí giáo viên giảng dạy phải dạy thêm nhiều kiến thức nâng cao sách giáo khoa Đồng thới phải lựa chọn phương pháp giảng dạy phù hợp , Để từ giúp cá em học tốt hơn, u mơn học nhiều Dạng tập Mạch cầu dạng khó thường kì thi học sinh giỏi.Vì để nâng cao chất lượng đội tuyển nói chung đặc biệt giúp học sinh học sinh giỏi nắm phân lý thuyết giải tập tốt phần kiến thức mạch cầu nghiên cứu làm sáng kiến kinh nghiệm với đề tài : “ Phương pháp giải tập: Mạch cầu - Áp dụng bồi dưỡng học sinh giỏi lớp Trường THCS Hà Bình Hà Trung Thanh Hóa ” Mục đích nghiên cứu: Học sinh nắm vững dạng tập mạch cầu ,từ xác định phương pháp giải nhằm phát huy tính tích cực nâng cao hứng thú học tập cho học sinh giỏi lớp Từ nâng cao chất lượng đội tuyển, đồng thời nâng cao kết bồi dưỡng học sinh giỏi nhà trường Tăng cường trao đổi học tập kinh nghiệm từ đồng nghiệp mong muốn đóng góp kinh nghiệm để đồng nghiệp, nhằm nâng cao chuyên môn khả tự học, tự đào tạo, thực phương châm học thường xuyên, học suốt đời Đối tượng nghiên cứu: - Một số dạng tập mạch cầu – Chương I – Điện học – Vật lí - Đối tượng áp dụng :Học sinh giỏi lớp trường trung học sở Hà Bình - Hà Trung - Thanh Hóa 4.Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu tài liệu chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Vật lí trường THCS Nghiên cứu liệt kê dạng tập phương pháp giải tập ”Mạch cầu ” chương trình Vật lí lớp - Xử lí thơng tin thu thập ,từ chọn lọc kiến thức phù hợp để áp dụng đối tượng học sinh trường THCS Hà Bình - Hà Trung - Kiểm tra đối chứng II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm: Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi nhiệm vụ quan trọng nhà trường, thầy cô phân công trực tiếp giảng dạy Bồi dưỡng học sinh giỏi cịn góp phần khuyến khích giáo viên học sinh thực tốt phong trào thi đua dạy tốt-học tốt.Ngồi cịn có tác dụng giáo dục, giáo dưỡng hệ học sinh qua môn học Để cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi có hiệu cao bên cạnh việc giáo viên có kiến thức vững chắc, u nghề, có trách nhiệm, cịn địi hỏi người giáo viên phải biết kết hợp nhiều phương pháp dạy học khác nhau, phù hợp với tiết dạy,làm để khơi dậy niềm đam mê học tập em Muốn làm điều tiết lí thuyết GV phải giúp HS nắm vững kiến thức lí thuyết, cơng thức tính qua hoạt động học tập với việc hình thành khái niệm GV cần hình thành cho HS kĩ vận dụng kiến thức tiếp thu vào giải tập liên quan Đặc biệt dạng tập mạch cầu nói mảng kiến thức gần khó hay nằm chương trình thi học sinh giỏi cấp THCS Chính vậy, giáo viên không hướng dẫn cho em cách phân loại dạng tập hình thành cho em phương pháp giải em gặp phải dạng em không làm Đối với viáo viên công tác giảng dạy , đặc biệt công tác bồi dưỡng học sinh giỏi cần phải dạy học bám chuẩn kiến thức kĩ năng, vận dụng tốt chuyên đề vào giảng dạy, thường xuyên tiếp cận với kiến thức qua cách tự học, tự bồi dưỡng , chủ động kiến thức Đồng thời phải chọn đối tượng HS từ có phương pháp giảng dạy phù hợp 2.Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm a) Đối với học sinh: Trong năm gần tỉ lệ học sinh chọn khối để học lên THPT chọn mơn Vật lí em thường thiên mơn Tiếng Anh nên học sinh đại trà nói chung ,đặc biệt em chọn vào đội tuyển học sinh giỏi mơn Vật lí nói riêng khơng hào hứng đam mê năm học trước b) Đối với giáo viên: Việc bồi dưỡng học sinh giỏi công việc thường xuyên giáo viên trực tiếp tham gia giảng dạy Cơng việc địi hỏi giáo viên cần phải liên tục cập nhật kiến thức mới, thường xun tìm tịi phương pháp dạy học hiệu , đặc biệt phải tâm huyết với nghề Tuy nhiên thực tế nhiều giáo viên lớp trọng truyền thụ kiến thức lí thuyết mà không rèn luyện kĩ học vận dụng kiến thức để làm tập, nên khả nắm bắt kiến thức Vật lí học sinh cịn hạn chế, chưa hiểu hết chất vấn đề mà ghi nhớ kiến thức cách máy móc gây chán nản cho học sinh , từ kết kì thi học sinh giỏi nhà trường chưa cao c) Kết thực trạng trên: Do thực trạng dạy học nên nhiều học sinh - giỏi khối năm học Trường THCS Hà Bình Có kết sau Kết đội tuyển học sinh giỏi mơn Vật lí TT Họ tên Lớp - Năm học 9B(2019-2020) Điểm Thi HSG cấp huyện Lại Trần Thành Công 8.0 Lại Thế Trường 9B(2019-2020) 7.75 Hoàng Hải Minh 9( 2020-2021) 14.0 Nguyễn Thu Trang 9A(2021-2022) 10.0 Dựa vào kết học sinh, tơi thấy có chênh lệch rõ rệt chất lượng học tập em Như dạy học theo số biện pháp đề tài tơi bước đầu có hiệu quả, áp dụng đề tài vào trình dạy đội tuyển năm học d Những thuận lợi khó khăn liên quan đến đề tài: * Thuận lợi: - Phòng Giáo dục & Đào tạo Hà Trung ban giám hiệu trường THCS Hà Bình tập trung quản lí, đạo hoạt động đổi phương pháp dạy học với mơn Vật lí nói riêng với tất môn học khác cách hiệu - Nhà trường tạo điều kiện hỗ trợ cho giáo viên việc đổi phương pháp dạy học Động viên, khen thưởng kịp thời GV thực có hiệu đổi PPDH đồng thời phê bình, nhắc nhở GV chưa tích cực đổi PPDH - Tổ chuyên môn thực đổi nội dung sinh hoạt chuyên môn theo hướng dẫn, đặt việc đổi phương pháp dạy học lên hàng đầu Ngoài sinh hoạt chun mơn tổ có chun đề bàn kiểu dạy học có kiểu dạy luyện tập nói chung nhóm Tốn – Vật lí nói riêng * Khó khăn: Khi chọn học sinh giỏi môn Vật lý trường THCS Hà Bình, tơi gặp số khó khăn sau: - Chất lượng học sinh không đồng đều; số lượng học sinh giỏi nên để chọn học sinh vào đội tuyển học sinh giỏi mơn Vật lí gặp nhiều khó khăn - Dụng cụ thí nghiệm hư hỏng nhiều, số lượng cịn lại hạn chế, phịng học mơn sửa chữa ,xây mới, tiết học Vật lí chủ yếu giáo viên biểu diễn, thuyết trình thí nghiệm dẫn đến chất lượng dạy học chưa cao Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề: 3.1 Yêu cầu học sinh: Yêu cầu với học sinh học “ Mạch cầu ” phải có đầy đủ dụng cụ học tập (thước kẻ, com pa, ); phải có thái độ học tập đắn với phương châm: “Học để biết, học để làm, học để chung sống, học để tự khẳng định mình” UNESCO đề xướng 3.2 Yêu cầu giáo viên: Giáo viên phải giành thời gian thích hợp củng cố hhân dạng tập mạch cầu có yêu cầu với phương pháp giải để học sinh nắm vững cách giải qua hình thành kỹ Cung cấp cho học sinh kiến thức mạch cầu Nhận dạng mạch cầu: R1 M R2 Mạch điện vẽ hình 1, gọi mạch cầu Các điện trở B A R5 + − R1, R2, R3, R4 gọi cạnh mạch R3 R4 cầu, điện trở R5 gọi đường chéo mạch cầu.Người ta phân mạch cầu thành N hailoại: Mạch cầu cân Hình mạch cầu khơng cân 4.2 MẠCH CẦU CÂN BẰNG Tính chất mạch cầu cân bằng: a) Về cường độ dòng điện - Theo hàng ngang, dòng điện I1 = I2 ; I3 = I4 (1) - Theo cột dọc, dòng điện tỉ lệ nghịch với điện trở chúng I R3 = I R1 I R4 = I R2 : (2) b) Xét huêụ điện - Theo cột dọc, hiệu điện U1 = U3 ; U2 = U4 (3) - Theo hàng ngang, hiệu điện tỉ lệ thuận với điện trở U1 U = R1 R2 ; U3 U4 = (4) R3 R4 c) Xét điện trở, Từ (1) (2) từ (3) (4) ta có cơng thức cầu cân R1 R3 = R2 R4 (5) Ví dụ 1: Cho mạch điện hình 2: Cho R1 = R3 = 2Ω, R2 = R4 = 8Ω, Ωo R5 = 5Ω, UAB = 12V Tìm I1, I2, I3, I4 , I5 dòng điện mạch I Lời giải: Xét thấy R1 R2 A + B− R5 R3 R4 Đây toán mạch cầu R1 R3 = R2 R4 Hình Cầu cân , dịng qua R5, I5 = 0; ta bỏ qua điện trở này, mạch điện hai nhánh mắc song song với nhau.Hình 2.1 Nhánh thứ gồm R1 mắc nói tiếp với R2 Nhánh thứ hai gồm R3 mắc nối tiếp với R4 Ta vẽ lại mạch điện hình sau: Nhìn vào hình vẽ ta tính điện trở tương đương đoạn mạch sau ( R1 + R2 ) ( R3 + R4 ) R R25 R1 Rtđ = R + R + R + R = 5Ω, Do dịng điện điện mạch bằng, + U AB 12V I = R = 5Ω = 2,5 A AB A B − R4 R3 Mặt khác điện trở hai nhánh tương đương Nhau nên dòng điện qua điện trở 1,25 A Khi gặp toán mạch cầu cân bằng, ta luon nhớ hai điều: - Dòng điện qua đường chéo (0) R Hình 2.2 R - Điện trở R1, R2, R3, R4 thỏa mãn : R = R = Ví dụ Cho mạch điện hình Với R4 = Ω ;và R1 : R2 : R3 = 1: : 3; I1 = 1A, U4 = 1V, I5 = Tìm R1, R2, R3, R4, R5, RAB A + B R5 Lời giải: Gọi I1, I2, I3, I4 , I5 dịng điện Qua điện trở tương ứng Hình Do mạch cầu cân I5 = Từ điều kiện toán R R R R2 R1 R3 − R4 Hình R 4 Ta có: R = R hay R = R = 2 I R3 = =3 I R1 I1 + I3 = (1) (2) 4 U4 U4 R4 = I = I = 4Ω R R4 = 2Ω ; R3 = R2 = = Ω ; 3 ( R1 + R2 )( R3 + R4 ) RAB = R + R + R + R = 1,5Ω Từ (1) (2) ta có I1 = A ; I3 = A R2 = 2R1 = Ω 4.3 MẠCH CẦU KHÔNG CÂN BẰNG TH1: Mạch cầu có điện trở cạnh khơng Có nghĩa bốn điện trở khơng, gặp tốn nên vẽ lại sơ đồ mạch điện Ví dụ Cho tốn hình vẽ hình Trong UAB 2V RA1 = 0,R2 = R3 =1,5 Ω ; R4= Ω ; R5 = Ω , Tìm dòng điện qua diện trở Ampe kế C Lời giải: Gọi IA, I2, I3, I4 , I5 dòng điện A Qua điện trở tương ứng R2 A B − Trong điện trở Ămpe kế R5 + R3 R4 không đáng kể Hay RA = , ta có mạch điện D hình 4.1 Hình U R2 mắc rẽ nên I2 = R = A R3 Điện trở tương đương nhánh ANB R3 R5 RANB = R + R + R4 = 1+2 = Ω A U R AN + Vậy I4 = R = A ; I5 = R I = A ; ANB I3 = I4 – I5 = A ; D R R35 R4 B R2 − Hình 4.1 I1 = I2 + I5 = 14 + = A 9 ; I = I2 + I4 = + = 2A 3 Như vậy, trường hợp mạch cầu có điện trở cạnh mạch cầu (0), cách giải tương tự, nhiên, cần lưu ý sơ đồ hình có tác dụng giúp ta đễ nhìn, dễ phân tích mạch điện, để tính tốn mà khơng thể thay thể sơ đồ hình 1, tác dụng cạch mạch cầu AC tồn I1 = TH2:Mạch cầu có điện trở đường chéo (0), Ví dụ Cho mạch điện hình Trong điện trở Ămpe kế RA = 0, R1= R3 = Ω ; R2 = 1,5 Ω ; R4 = Ω , UAB = 1V.Tìm cường độ dịng điện A + qua điện trở số Ămpe kế, cực dương Ămpe kế mắc vào đâu - Lời giải : Phân tích mạch điện, ta thấy rằng: RA = 0, nên ta chập hai điểm D, C lại Với nhau, mạch có sơ đồ hình 5.1 R1 mắc rẽ với R3, mắc nối tiếp, R2 mắc rẽ với R4 A R1 R3 + = − 1Ω Điện trở tương đương RAC = Điện trở tương đương RCB = R R2 C R3 A − B R4 D Hinh R1 R2 C D R3 B R4 − Hình 5.1 U AB Nên I = R = A AB 1 1 I2 = I R + R = 4,5 = A ; I4 = I – I = − = A Vì I2 > I1 nên dòng điện chạy từ D đến C, nên cực dương Ămpe kế mắc điểm D Chỉ số Ăm pe kế I3 = I1 = I = A; R1 R1 + R3 R2 R4 1,5.3 = = 1Ω R2 + R4 1,5 + Hay RAB = RAC + RCB = + = Ω 14 A IA = I2 – I1 = 1 − = A 12 TH 3: Mạch cầu có hai điện trở khơng(o) Ví dụ Cho mạch điện hình 6: RA1 = RA2 = 0; R2 = Ω ; R3 = Ω ; R5 = Ω UAB = 2V Tìm số Ăm pe kế, A + - Phân tích tốn: Vì R hai Ăm pe kế (0) Nên ta chập điểm A với điểm C R2 C R5 B R2 D Hình − A2 Điểm D với điểm B Như ta có sơ đồ tương đương hình 6.1 Nhờ sơ đồ ta tìm I ; I2 ; I3 I5 Sau ta dùng sơ đồ gốc tìm số Ăm pe kế, Lời giải: R2 Từ phân tích , ta có sơ đồ tương đương Trong đó: R3 U U I2 = R = 1( A) ; I3 = R = 3( A) ; DBB AC U I5 = R = ( A) + A R5 Vậy I = I2 + I3 + I5 = 2.A Chỉ số Ăm pe kế A1 IA1 = I2 + I5 = 1+ = − Hình 6.1 Chỉ số Ăm pe kế A2 IA2 = I2 + I5 = 1A (Lưu ý đến việc xã định chiều dịng điện) Ví dụ Cho mạch điện hình Biết RA1 = RA2 = R5 = Ω ; R2 = Ω ; R4 = Ω ; UAB = U = 2V - Phân Tích Do RA1 = RA2 =0 nên ta chập A,C,D với nhau, bỏ qua R5, ta có sơ đồ tương đương hình 7.1 + A1 C R2 R2 A B R5 R4 A2 D − ACD + B R44 − Hình 7.1 Hình Vì có điểm C,D điện nên I5 = Ta suy ra: U I2 = R = A I = I2 + I4 = 1A Trở sơ đồ gốc ta có: IA1 = I2 = A U ; IA2 = I4 = I4 = R = A ; A TH4: Mạch cầu có điện trở (0) Ví dụ Cho tốn hình Biết R2 = Ω ; R4 = Ω RA1 = RA2 = RA3 = 0; A5 0,1A A Hỏi số : A2 : A1 + - Phân tích tốn Thực Ăm pe kế có điện trở khơng đáng kể Chứ khơng phải băng tuyệt đối, Có hai trường hợp xẩy A1 C R2 A3 A2 R4 B − D Hình Tuy nhiên dịng qua R2 ; R4 dịng mạch chung cho hai trường hợp Bài giải: Dòng điện qua R2 R4 U U I2 = R = ( A) ; I4 = R = ( A) Dịng điện qua mạch I = I2 + I4 = + 0,5 = 1,5A a) Nếu dòng qua A3 chạy từ C đến D ta có IA1 = IA3 + I R2 = 1,1A IA2 = IR5 – IA3 = 0,5 – 0,1 = 0,4 b) Nếu dòng qua A3 chạy từ D đến C ta có IA1 = IR2 – IA3 = 0,9A Ia2 = I4 + IA3 = 0,5A 4.4 MẠCH CẦU TỔNG QUÁT Để giải toán người ta thường đưa ba phương pháp - Phương pháp điện nút - Phương pháp đặt hệ phương trình có ẩn số dòng điện - Phương pháp chuyển mạch điện sao, tam giác Trong phương pháp trên, phương pháp điện nút phương pháp ưu việt nhất, mạch có nhiều dịng điện, nhiều điện trở số điểm nút thường hơn, điện nút thường dẫn đến phương trình bậc nhất, phù hơp với chương trình tốn THCS R2 Ví dụ Cho mạch điện hình R1 M Biết R1 = R2 = Ω ; R3 = Ω ; R4 = Ω ; R5 = Ω ; UAB = 5,7V B A + − Tìm cường độ dịng điện qua diện R5 Trở điện trở tương đương mạch cầu? R3 R4 N Hình Lời giải gợi ý 1) Phương pháp điện nút Ta đặt hai ẩn số U1 U3 : U5 = UMN = UNA + UAM = -U3 + U1 U U − U 5,7 − U + = Ở nút M ta có: I1 + I5 = I2 ⇒ U 5,7 − U U − U = + Ở nút N ta có: I3 = I4 + I5 ⇒ Từ (1) ⇒ 9U1 – U3 = 22,8 (3) Từ (2) ⇒ - 3U1 + 13U3 = 22,8 (4) (1) (2) Từ (3) (4) ta suy hiệu điện dòng điện U1 = 2,8V; U2 = 2,9V; U3 = 2,4V; U4 = 3,3V; U5 = 0,4V 10 U I1 = R = 2,8 A U I2 = R = 2,9 A ; U3 U4 I3 = R = 1,2 A ; I4 = R = 1,1A I = I1 + I3 = (A) Điện trở tương đương mạch cầu là: U AB 5,7 = = 1,425Ω I Rtđ = 2) Phương pháp đặt hệ phương trình có ẩn số dòng điện UAB = U1 + U2 = R1I! + R2I2 = I1 + I2 =5,7 (vì R1 = R2 = 1) ⇒ I2 = 5,7 – I1 (5) Từ nút M ta có: I5 = I2 – I1 = (5,7 – I1) – I1 ⇒ I5 = 5,7 – 2I1 (6) ⇒ UAM = U1 = U3 + U5 I1 = 2I3 + 4I5 I − I I − 4(5,7 − I 1) = 2 I − 22,8 Hay I3 = I3 = (7) Từ nút N ta có: I4 = I3 – I5 = I − 22,8 13I − 34,2 − 5,7 − I = 2 (8) Cuối ta có: UANB = U3 + U4 = 2I3 + 3I4 13I − 34,2 ) = 5,7 Khử mẫu số 57I1 – 45,6 – 102,6 = 11,4 ⇒ I1 = 2,8(A) = 9I1 – 22,8 + ( Từ (5); (6); (7); (8) thay I1 vào ta được: I2 = 2,9(A) ; I3 = 1,2(A) I4 = 1,1(A) ; I5 = o,1(A) I = I1 + I3 = 2,8 + 1,2 = 4(A) RTĐ = U 5,7 − = 1,425Ω I 4.5 Phương pháp chuyển mạch điện Ta chuyển đổi mạch điện từ hình tam giác thành hình sau Lưu ý: (Chỉ trình bày cách giải mà khơng trình bày chuyển đổi mạch) R1 A + B R5 R3 R1 R2 M R4 N − M A + O R3 y B − z N Hình a x Hình b 11 4.1 3.1 12 = Ω ; y= = Ω ; z= Ω + +1 8 RAMO = R1 + x = + = Ω 2 12 RANO = R3 + z = + = 2 20 Nên ⇒ R = + = 21 ⇒ RAO = 1,03 AO Ta biết : x = Rtđ = RAO + y = 1,05 + 5,7 I = 1,425 = 4( A) U AO ⇒ = 1,425Ω UAO = I.RAO = 1,05 = 4,2A 4,2 = = 2,8 A ⇒ I3 = I – I1 = 1,2A I1 = R , AMO Trở với sơ đồ gốc : U3 = I3.R3 = 1,2 = 2,4V U4 = U – U3 = 5,7 – 2,4 = 3,3V U4 3,3 ⇒ I5 = I3 – I4 = 1,2 – 1,1 = 0,1A I4 = R = = 1,1A I2 = I5 + I1 = 0,1 + 2,8 = 2,9A Lưu ý: Trước lựa chọn phương pháp, cần đọc kỹ đề toán, để chọn phương pháp giải hay, gắn gọn, chọn không phù hợp giải trở nên phức tạp, dài dòng 4.6 BÀI TẬP VẬN DỤNG 4.6.1.Bài toán1 Cho mạch điện hình Biết R1 = R2 = R3 = 40 Ω, R4 = 340 Ω, Ampe kế lý tưởng 0,5A 1) Tìm cường độ dịng điện qua điện trở qua mạch 2) Tính U 3) Giữ ngun vị trí điện trở, hốn vị trí Ampe kế nguồn U Ampe kế bao nhiêu? a) Phân tích tốn; Để thấy vai trò phần tử mạch điện ta vẽ lại sơ đồ hình 2; A A + U- R4 B R3 R1 R2 C + A C R4 A R2 R3 R1 B − D D Hình Hình 12 - Ampe kế lý tưởng, có nghĩa điện trở ampe kê bỏ qua RA = 0, mạch cầu có điện trở cạnh (O) điều kiện cho phép sử dụng khái niệm điểm chung để vẽ lại sơ đồ mạch điện hình 3,( điểm A C có điện thế) - Ampe kế dịng điện chạy qua R2,R4, Ngĩa IA = I2 + I4 b) Hướng dẫn giải toán: R4 - Chuyển đổi mạch điện: Vẽ lại mạch [(R1//R2) nt R3 ] // R4; R1 +A B R1 + − R Ta có R123 = + R1 = 60 D I3 R4 340 17 = = = I R123 60 ⇒ I4 = Có (R1//R2) nt R3 R1 = R2 3I 17 ⇒ I1 = I = R2 I3 Hình IA = I2 + I4 ⇒ I3 = 17 23 b) U = U = I R4 = ⇒ I1 = I = I 17 = ≈ 0,369 46 ⇒ I4 = 3I 3 = 17 23 1020 23 b) Đổi chỗ U với A Vẽ lại sơ đồ mạch điện [(R1//R3) nt R2 ] // R4 Ta thấy R2 R3 đổi vai trò cho nhau, cịn vai trị R1 R4 khơng đổi nên IA = I3 + I4 = 0,5 A C 4.6.2.Bài tốn 2.Cho mạch điện hình 4: V Trong R2 = R4 = 4Ω,R3 = 3Ω R1 B A R2 R1=8Ω, RV vô lớn − + R3 R4 Tìm số vơn kế Biết UAB= 12V a) Phân tích tốn D Hình Nhìn vào hình vẽ ta nhận thấy mạch cầu Khuyết điện trở cạnh AC, Vôn kế mắc song song với R3,R2, ( số vơn kế UADC), vơn kế có điện trở vơ lớn, ta bỏ qua vôn kế chuyển đổi sơ đồ thành sơ đồ tương đương mới, Hình 4.1 R1 R2 Với sơ đồ mới, ta dễ C R3 nhận thấy vai trò A B D − + phần tử mạch điện R4 - Mạch gồm phần AD mắc nối tiếp với DB Hình 4.1 b) Hướng dẫn cách giải: 13 Gọi dòng điện chạy qua R2,R1, I1,2, số vôn kế UV - Xét điện trở tương đương đoạn mạch rẽ DB: ( R1 + R2 ) × R4 RDB = ( R + R ) + R = 3Ω ; Mặt khác điện trở đoạn DA, RDA = R3 = 3Ω Vì điệu điện đầu mạch điện 12V khơng đổi, UAD = UDB = 6V Dịng điện chạy qua nhánh DCB( có R2,R1 mắc nối tiếp) I U DB 6V I1,2 = R + R = + = 12Ω = 0,5 A ⇒ U R = I1,2 × R2 = 0,5 ×4 = 2V Chỉ số vôn kế: UV = UAD + UDC = + = 8V (Bất kỳ điện trở ghép nối tiếp với Vôn kế xem nối Vơn kế.) R1 4.6.3.Bài tốn Cho mạch điện hình 5: R2 C Trong đó: R1= 8Ω,R2= 4Ω,R3= 6Ω.R4= 4Ω, B Hiệu điện hai đầu doạn mạch UAB = 12V +A R3 V − Điện trở vôn kế vô cung lớn, điện trở dây nơi R4 K Và khóa K khơng đáng kể Hình Khi khóa K mở vơn kế bao nhiêu? Khi khóa k đóng vơn kế bao nhiêu? a) Phân tich tốn: Nhìn vào hình vẽ ta nhận thấy mạch cầu có K mở vai trị R4 khơng có tác dụng mạch điện Diện trở R3 mắc nối tiếp với vôn kế đóng vai trị giây nối điện trở vơn kế vô lớn R1 A R2 B b) Hướng dẫn cách giải + − K mở mạch điện lúc có dạng hình 5.1: - Dịng điện mạch chính: V U AB 12V 12V I = R + R = + = 12Ω = 1A - Chỉ số vôn kế: Uv = I.R1 = 1.8 =8V K đóng, điện trở vơn kế vơ lớn nên mạch điện lúc có dạng hình 5.2: - Bỏ qua vơn kế ta tính điện trở Tương đương Rtđ nhánh rẽ Cường độ qua nhánh - gọi I1,2 dịng chạy qua R1,R2 : U AB 12 U AB 12 R1 A + Hình 5.1 R2 C B R3 V R4 − D Hình 5.2 12V I1,2 = R + R = + = 12Ω = 1A , Tương tự gọi I3,4 dòng điện chạy qua R3,R4: I3,4 = R + R = + = 1, A - Chỉ số vôn kế: UV = UCD = UDA+UAC= -R3.I3,4 + R1.I1,2= 0,8V Lưu ý: Khi vơn kế có điện trở mạch cầu đầy đủ Nó có vai trị điện trở 14 - Chỉ số Vôn kế U= Iv.Rv 4.6.4.Bài tốn 4: Cho mạch điện hình vẽ: Hiệu điện hai đầu đoạn mạch UAB = 70V điện trở R1 = 10 Ω , R2 = 60 Ω , R3 = 30 Ω biến trở Rx Điều chỉnh biến trở Rx = 20 Ω Tính số vơn kế ampe kế khi: a Khóa K mở b Khóa K đóng Đóng khóa K, Rx để vơnkế ampe kế số khơng? Đóng khóa K, ampe kế 0,5A Tính giá trị biến trở Rx Cho điện trở vơn kế vô lớn điện trở ampe kế không đáng kể Hướng dẫn cách giải: a Khi K mở IA = 0, Vơn kế có điện trở vơ lớn Mạch cầu khơng có đường chéo, đó, ta có sơ đồ thu gọn (R1 nt R2) // (R3 nt Rx) Ta có : I1 = I2 = I12 = U/(R1+ R2)= (A) I3 = Ix = I3x = U/(R3+ Rx)= 1,4 (A) Vôn kế đo hiệu điện hai điểm C D mà UAD = UAC + UCD ⇒ UCD = UAD - UAC ⇒ UCD = UAD - UAC ⇒ UCD = I1.R1 – I2.R2 = 1.10 -1,4.30 = -32 V ⇒ UDC = 32 V b Khi khóa K đóng, đường chéo mạch cầu chung điện thế, điểm C nối tắt với điểm D nên vôn kế số không Mạch điện trở thành: (R1 // R2) nt (R3 // Rx) R R R R 10.30 60.20 x + Điện trở tương đương Rtđ = R + R + R + R = = 22,5 Ω 10 + 30 60 + 20 x U 70 I = R = 22,5 = 3,11 A tñ ⇔ UAC = I RCD = 3,11.7,5 = 23,32 V U AC 23,32 = = 2,332( A) R1 10 U 70 − 23,32 = 0,76( A) ⇒ I2= CD = R2 60 ⇒ I1= Ta có I1 > I2 ⇒ dòng điện chạy theo chiều từ C đến D qua ampe kế có độ lớn: IA = 2,332 – 0,76 = 1,55 (A) Khóa K đóng mà dịng điện khơng qua ampe kế Mạch cầu cân : R1 R3 = R2 R x ⇒ Rx = R2 R3 60.30 = 180Ω = R1 10 Đóng khóa K mạch trở thành: (R1 // R2) nt (R3 // Rx) 15 R R R R 10.30 60.R 60.R x x x Điện trở tương đương: Rtđ = R + R + R + R = 10 + 30 + 60 + R = 7,5 + 60 + R ( Ω ) x x x 70 U Dòng điện qua mạch chính: I = R = 7,5 + 60 Rx (A) td 60 + R x Hiệu điện hai đầu AC : 70 525 UAC =I.RAC = 7,5 + 60 Rx 7,5 = 7,5 + 60R x 60 + R x 60 + R x (V) Cường độ dòng điện qua điện trở R1: 525 U AC I1 = R = 7,5 + 60R x 60 + R x 52,5 52,5(60 + R x ) 3150 + 52,5 R x = 7,5 + 60R x = 7,5(60 + R ) + 60 R = 450 + 67,5R (A) 10 x x x 60 + R x 525 Hiệu điện hai đầu CB : UCB =UAB – UAC =70 - 7,5 + 60R x (V) 60 + R x 525 U CB Dòng điện qua điện trở R2: I2 = R = (70 - 7,5 + 60R x ) 60 60 + R x 8,75 − 8,75(60 + R x ) 525 + 8,75 R x = 7,5 + 60 R x = − 7,5(60 + R ) + 60 R = − 450 + 67,5R (A) x x x 60 + R x * Trường hợp dịng điện có cường độ 0,5A qua ampe kế theo chiều từ C đến D (hình vẽ): 3150 + 52,5 R x 525 + 8,75 Rx = − + 0,5 450 + 67,5 R x 450 + 67,5 Rx 3150 + 52,5 R x 10 525 + 8,75 R x ⇒ = − 450 + 67,5R ⇒ 6(3150 +52,5Rx) = 10(450+67,5Rx) – 450 + 67,5 R x x 6(525+8,75Rx) ⇒ 307,5.Rx =17550 ⇒ Rx =57,1 ( Ω ) Ta có : I1 = I2 + IA ⇒ * Trường hợp dịng điện có cường độ 0,5A qua ampe kế theo chiều từ D đến C: 3150 + 52,5 R x 525 + 8,75 Rx = − - 0,5 450 + 67,5 R x 450 + 67,5 Rx 3150 + 52,5 R x 525 + 8,75 R x ⇒ ⇒ 6(3150 +52,5Rx) = 4(450+67,5Rx) – = − 450 + 67,5 R x 450 + 67,5 R x 6(525+8,75Rx) ⇒ -97,5.Rx =20250 ⇒ Rx = -207,7 ( Ω ) Ta có : I1 = I2 + IA ⇒ Ta thấy Rx < (Loại) Kết luận: Biến trở có giá trị Rx =57,1 ( Ω ) dịng điện qua ampe kế có cường độ 0,5 (A) 16 4.6.5.Bài toán ( Đề thi năm 2013-2014)Cho mạch điện hình vẽ Trong U = 24V không đổi, R1 = 12 Ω , R2 = Ω , R3 biến trở, R4 = Ω Điện trở ampe + U kế dây dẫn không đáng kể a) Cho R3 = Ω Tìm cường độ dịng điện qua R1 điện trở R1, R3 số ampe kế A b) Thay ampe kế vôn kế có điện trở vơ lớn Tìm R3 để số vôn kế 16V R3 Nếu di chuyển chạy để R3 tăng lên số vơn kế thay đổi nào? R4 R2 Hướng dẫn giải: a) Phân tích: Ampe kế dịng R1 + R2, mặt khác ampe kế có điện trở khơng đáng kể, nê ta vẽ lại sơ đồ sau: Từ hình vẽ ta tính cường độ dịng điện qua điện trở U qua ampe kế : I I1 R3 R4 6.6 R34 = R + R = + = ( Ω ) R1 R234 = R2 + R34 = + = 12 ( Ω ) U R3 I3 24 I2 I2 = R = 12 = A 234 R2 I4 R4 U34 = I2.R34 = 2.3 = (V) U U 24 I3 = R = = (A) I1 = R = 12 = (A) Ia = I1 + I3 = + = (A) b)Khi thay ampe kế vôn kế Ta ý vôn kế đo UV = U3 + U4 vơn kế có điện trở vơ lớn nên ta vẽ lại sơ đồ sau: H3 Tìm R3 để số vơn kế 16V Gọi R3 = x [(R1 nt R3)//R2 ] nt R4 U1 = U - UV = 24 - 16 = (V) U R1 V R3 R2 R1 + U1 I1 = R = 12 = A I1 R I1 R2 I 9 = ⇒ = ⇒ = = I R13 I + I R1 + R3 + R2 I 12 + x + 21 + x 21 + x 21 + x ⋅ I1 = ⋅ = I4 suy I = 9 R4 R3 R4 R2 − 17 Ta có UV = U3 + U4 = I3.R3 + I4.R4 = I1.R3 + I4.R4 21 + x 2 x 4(21 + x) 10 x + 84 ⋅ ⋅6 = + = = 16 3 9 ⇒ 10x + 84 = 144 suy x = ( Ω ) = ⋅x+ Vậy để số vơn kế 16V R3 = Ω * Khi R3 tăng điện trở mạch tăng ⇒ I = I4 = U : giảm Rtd ⇒ U4 = I.R4 :giảm ⇒ U2 = U – U4 : tăng ⇒ I2 = ⇒ U1 = I1.R1 : giảm U2 : tăng ⇒ I1 = I – I2 : giảm R2 ⇒ UV = U – U : tăng Vậy số vôn kế tăng R3 tăng 4.6.6.Bài toán 6: Cho mạch điện hình vẽ: R1 R2 M Vơn kế có điện trở vô lớn, R1 = R2 =3Ω, R3 = 3Ω, R4 = 9Ω A B + − V - Tính số vôn kế ? - Cực dương V đâu? R3 R4 Biết UAB = 12V N a) Phân tích tốn, Vì điện trở vơn kế vơ lớn, nên ta xem đoạn mạch cầu khuyết đường chéo, nên gồm hai nhánh R1 nối tiếp R2 mắc rẽ với R3 nối tiếp R4 b) Giải toán: Gọi dòng điện qua nhánh R12 I12, dòng qua nhánh R34 I34 U AB U AB 12 12 I12 = R + R = = A ; I34 = R + R = + = 1A Gọi U1, U3, hiệu điện hai đầu R1 R3 UMN = VM – VN = (VM – VA) + (VA – VN) = – (VA – VM) + (VA – VN) = – U1 + U3 Nên số vôn kế UMN UMN = – U1 + U3 = – I12.R1 + I34.R3 = – (2.3) + (1.3) = – 3V Như điện điểm N cao điểm M, cực dương vơn kế phải mắc vào điểm N, cực âm mắc vào điểm M Và số vôn kế 3V 4.6.7.Bài tốn Cho tốn hình vẽ Trong R1 = Ω , R2 = R3 = Ω , R1 M R2 R4 = R5 = Ω Biết cường độ chạy Trong mạch 3,45A A B Hãy tính UAB; UMN R5 + − Hướng đẫn cách giải R4 R2 Đây mạch cầu khơng cân N bằng, dó ta dùng ba phương pháp: Phương pháp đặt điện nút, phương pháp đặt hệ phương trình có ẩn số dịng điện, phương pháp chuyển mạch ? 18 Ở đay ta dùng phương pháp thứ hai Chọn I1 ẩn số Ta có phương trình dịng I4 + I1 = I ⇒ I4 = I – I1 I2 + I3 = I Nếu quy ước chiều dòng điện từ N đến M ta có: I5.R5 = I1.R1 – I4.R4 = I1(R1 + R4) – IR4 = 8I1 – 3I I1 − I 11 Tại nút M có: I3 = I2 + I5 = I − I 11 Do đó: I2 = I – I3 = 2I - I Do I5 = (1) (2) (3) (4) (5) (6) Như tất dòng quy theo I1 Vậy: U = I1R1 + I3R3 = I4R4 + I2R2 Thay I1, I2, I3, I4 R1 , R2 , R3 , R4 vào ta được: U = Thay I = 3,45 vào ta được: I1 = 9I = 1,35 A Thay vào (7) (3) ta : UAB = 8,25V ; 26 I 20 I − I = 5I − 3 (7) UNM = 0,45V 4.7 BÀI TÂP THAM KHẢO 4.7.1.Bài tập 1: Cho mạch hình vẽ U=12V ; R2=3Ω ; R1=1,5R4 ; R3=6Ω Điện trở dây nối không đáng kể, điện trở Vôn kế vơ lớn a/ Biết vơn kế 2V Tính cường độ dịng điện mạch chính, cường độ dịng điện qua điện trở R2 R3 b/ Giá trị điện trở R1 R4 4.7.2.Bàitập 2: Cho mạch điện hình vẽ: R1 = R2; R3 = 3R2 Hiệu điện tồn mạch U khơng đổi Điện trở ampe kế không đổi Khi K mở R4 tiêu thụ công suất cực đại Ampe kế 1A a) Xác định số ampe kế K đóng b) Với U = 150V, xác định công suất tiêu thụ R K mở K đóng 4.7.3.Bài tập 3: Cho mạch điện hình vẽ (hình 1) Biết : UAB = 30V; R1 = R2 = R3 = R4 = 10 Ω ; R5 = R6 = Ω a) Điện trở Ampe kế khơng đáng kể Tìm điện trở tồn mạch, số Ampe kế dòng điện qua điện trở K đóng b) Ngắt khố K, thay Ampe kế Vơn kế có điện trở vơ lớn 19 Hãy xác định dòng điện qua điện trở, dịng điện qua mạch số Vôn kế Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với than, đồng nghiệp nhà trường Sau thời gian nghiên cứu, trực tiếp giảng dạy, phụ đạo, bồi dưỡng cho em học sinh giỏi mơnVật lí Kết cụ thể sau: Kết đội tuyển học sinh giỏi môn Vật lí Năm học 2019 -2020 TT Họ tên Lớp Năm học 2019-2020 Điểm Thi HSG cấp huyện Kết 9B 8.0 Không đạt giải 9B 7.75 Không đạt giải Lại Trần Thành Công Lại Thế Trường Kết đội tuyển học sinh giỏi môn Vật lí Năm học 2020 -2021 2021-2022 TT Họ tên Hoàng Hải Minh Năm học Điểm Thi HSG cấp huyện 2020-2021 14.0 Kết Giải nhì cấp huyện – giải KK cấp tỉnh Giải KK cấp huyện Nguyễn Thu Trang 2021-2022 10.0 III KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ Kết luận: Với chương trình Vật Lý THCS, mạch cầu mạch đặc biệt có phương pháp giải đặcc biệt, tiếp xúc em học sinh thường ngại, cho loại tốn khó Tuy nhiên, phân tích dạng tốn mạch cầu ta thấy toán trở nên đơn giản, cạnh mạch cầu, hay đường chéo mạch cầu bị khuyết Đây loại toán thường thấy đề thi học sinh giỏi Khi mạch cầu đầy đủ ta có có phương pháp giải áp dụng cho tốn Do trang bị phương pháp giải toán mạch cầu Các em tự tin việc giải toán vật lý phần điện chiều THCS Cùng với kiến thức Vật ký em học việc trang bị cho em, phương pháp giải toán mạch cầu, thức cần thiết hồn thiện hơn, đầy đủ Tự tin học vật lý Bởi với phương pháp gúp em : Nâng cao kỷ sáng tạo, kỷ phân tích, tự tin giải toán mạch điện Với phương pháp trên, em khơng khơng cịn lúng túng giải, mà giải hầu hết toán, đặc biệt tốn nâng cao chương trình THCS Khi áp dụng kinh nghiện giảng dạy cho em Hiệu thật bất ngờ, từ việc em ngại học giải toán Vật Lý Các em trở nên u mơn Vật Lý ham thích giải toán Vật Lý Đặc biệt qua kỳ thi học sinh gỏi kết thu tốt 20 Kiến nghị: a) Đối với nhà trường đồng nghiệp - Nhà trường cần tạo điều kiện giúp đỡ để giáo viên tự bồi dưỡng nâng cao chuyên môn, nghiệp vụ Tham mưu với địa phương cấp để xây dựng sở vật chất, mua sắm đồ dùng dạy học b) Đối với cấp quản lí giáo dục - Cần phổ biến SKKN đạt giải cao từ cấp huyện trở lên để giáo viên học tập, áp dụng vào giảng dạy ( VD: gửi in điện tử cho trường tự in) - Tạo điều kiện để giáo viên học tập chuyên đề để nâng cao chuyên môn, nghiệp vụ Hà Trung, ngày 15 tháng 04 năm 2022 Tôi xin cam đoan SKKN thân, không chép nội dung người khác Xác nhận thủ trưởng đơn vị Người viết SKKN Nguyễn Thị Lý 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1/ Đổi phương pháp giảng dạy giải tập vật lý THCS Tác giả: Mai Lê - Nuyễn Xuân Khoái 2/ 200 Bài tập vật lý chọ lọc Tác giả : Vũ Khiết – Lê thị Oanh –Nguyễn PHúc Thuần 3/ Vật lý nâng cao Tác giả: Nguyễn Cảnh Hoè – Lê Hoạch 4/ Bài Tập Vật lý chon lọc Tác giả :Vũ Khiết – Nguyễn Đức HIệp 5/ Để học tốt Vật Lý Tác giả: Phan Hoài Văn – Trương Hoàng Lượng 6/ 400 Bài tập Vật lý Tác giả:Trương thọ Lương – Phan Hoàng Văn 7/ 500 Bài tập vật lí THCS - NXB Đại học quốc gia Thành phố HCM Tác giả: Phan Hoàng Văn 22 ... giảng dạy giải tập vật lý THCS Tác giả: Mai Lê - Nuyễn Xuân Khoái 2/ 200 Bài tập vật lý chọ lọc Tác giả : Vũ Khiết – Lê thị Oanh ? ?Nguyễn PHúc Thuần 3/ Vật lý nâng cao Tác giả: Nguyễn Cảnh Hoè –... Giáo dục & Đào tạo Hà Trung ban giám hiệu trường THCS Hà Bình tập trung quản lí, đạo hoạt động đổi phương pháp dạy học với mơn Vật lí nói riêng với tất môn học khác cách hiệu - Nhà trường tạo điều... nâng cao chương trình THCS Khi áp dụng kinh nghiện giảng dạy cho em Hiệu thật bất ngờ, từ việc em ngại học giải tốn Vật Lý Các em trở nên u mơn Vật Lý ham thích giải tốn Vật Lý Đặc biệt qua kỳ
