KINH NGHIỆM Đề tài : PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP THỰC NGHIỆM ĐIỆN MỘT CHIỀU LỚP Ở TRƯỜNG THCS ĐƯỜNG HOA I Phần mở đầu Lý chọn đề tài Nâng cao chất lượng giáo dục vấn đề không ngành giáo dục mà toàn xã hội quan tâm Chính lẽ mà phần quan trọng chủ đề nhiều năm học Để nâng cao chất lượng giáo dục cần đầu tư nâng cao chất lượng đại trà nhiều phương pháp, song đầu tư cho chất lượng mũi nhọn để phát hiện, chọn lựa bồi dưỡng học sinh giỏi vấn đề quan trọng Làm để tạo cho học sinh hứng thú say mê môn Vật lý từ bậc THCS để từ giáo viên sớm khai thác nguồn “ tiềm năng” quý giá tạo “sản phẩm” học sinh giỏi vấn đề mà thầy cô giáo dạy môn trăn trở Bởi đề thi học sinh giỏi môn Vật lý cấp tỉnh, kiến thức nâng cao nhiều so với nội dung kiến thức chương trình SGK Những học sinh học tốt môn Vật lý THCS thường lên bậc THPT em học cách nhẹ nhàng thoải mái có tảng vững Mặt khác chương trình Vật lý THPT Vật lý THCS mở rộng, nâng cao Năm học 2015 - 2016 nhà trường phân công giảng dậy môn vật lý khối 8, đảm nhiệm ôn luyện đội tuyển học sinh giỏi môn vật lý khối 8, Nhiệm vụ đặt làm để đảm bảo chất lượng đội tuyển học sinh giỏi môn vật lý Qua thực tế khảo sát đội tuyển học sinh giỏi khối nội dung chuyên đề điện học chiều nhận thấy Đối với toán điện học thông thường học sinh có số phương pháp giải phù hợp, toán có nội dung thực nghiệm (là nội dung quan trọng thường gặp chuyên đề BDHSG nói chung chuyên đề điện học nói riêng) HS gặp phải khó khăn lúng túng khó tìm hướng giải toán cách xác Đặc biệt toán giới hạn cho số dụng cụ thí nghiệm việc xác định giá trị đại lượng cho trước toán phức tạp học sinh Vì vậy, việc tổng hợp, khái quát thành phương pháp giải toán thực nghiệm chuyên đề Điện học chìa khoá giúp HS biến toán thực nghiệm phức tạp thành toán đơn giản, có lối riêng cách rõ ràng, từ dễ dàng vận dụng vào giải tập thực nghiệm khác chuyên đề Điện học Việc nắm vững phương pháp giải toán thực nghiệm chuyên đề Điện học giúp HS làm tốt toán có liên quan đến nội dung thực nghiệm, đồng thời nâng cao chất lượng bồi dưỡng chuyên đề Điện học nói riêng chất lượng đội tuyển HSG vật lí nói chung Với lí công tác bồi dường học sinh giỏi, chọn đề tài "phương pháp giải tập thực nghiệm điện chiều lớp trường THCS Đường Hoa" Mục đích nghiên cứu - Hình thành cho học sinh phương pháp tổng quan giải tập thực nghiệm điện chiều lớp - Hình thành cho giáo viên bước việc hướng dẫn học sinh giải tập thực nghiệm điện chiều lớp Xuất phát từ mục đích nghiên cứu thấy nhiệm vụ nghiên cứu đề tài cần tập trung vào số vấn đề sau: - Tìm hiểu phương pháp giải toán thực nghiêm vật lý - Tìm hiểu biện pháp hình thức bồi dưỡng cho học sinh giỏi lớp giải toán thực nghiệm điện chiều lớp - Tìm hiểu cấu trúc chương trình “chương 1” điện học lớp - Tìm hiểu thực trạng việc giảng dạy tập thực nghiệm giáo viên việc giải tập thực nghiệm học sinh trường trung học sở Đường Hoa Thời gian địa điểm nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp giải tập thực nghiệm điện chiều - Thời gian nghiên cứu: Từ tháng năm 2015 đến tháng năm 2016 - Địa điểm: Học sinh giỏi vật lý khối trường THCS Đường Hoa Đóng góp mặt thực tiễn - Học sinh có thói quen tiếp cận vấn đề theo phương pháp thực nghiệm, có logic lập luận vấn đề sống từ thói quen lập luận khoa học Từ học sinh phát triển tính chủ động sáng tạo cao việc cải tạo thực tiễn trình vận dụng kiến thức để giải vấn sống Đối với giáo viên: Có hệ thống tập thực nghiệm có phương pháp giảng dạy tập thực nghiệm khoa học rõ ràng có vị trí cần hướng dẫn học sinh dạy phần điện học lớp II Phần nội dung Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Cơ sơ Lý luận Phương pháp dạy học phận hợp thành trình sư phạm nhằm đào tạo hệ trẻ có tri thức khoa học, giới quan nhân sinh quan, thói quen kỹ thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tế Phương pháp dạy học có mối liên hệ biện chứng với nhân tố khác trình dạy học Những phương pháp dạy học phải thống biện chứng việc giảng dạy giáo viên với việc học tập học sinh Đồng thời góp phần có hiệu vào việc thực tốt khâu trình dạy học Xác định kế hoạch giáo dục, giáo dưỡng, phát triển môn cách nhịp nhàng, cụ thể hoá nhiệm vụ dạy học sở đặc điểm học sinh, điều chỉnh kế hoạch dạy học cho sát với diễn biến thực tế, tổ chức hướng dẫn học sinh học tập lớp nhà phù hợp với dự định sư phạm Đối với môn vật lý trường phổ thông, tập vật lý nói chung tập thực nghiệm nói riêng đóng vai trò quan trọng, việc hướng dẫn học sinh làm tập thực nghiệm hoạt động dạy học, công việc khó khăn, bộc lộ rõ trình độ người giáo viên vật lý việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ học sinh, đòi hỏi người giáo viên học sinh phải học tập lao động không ngừng Bài tập vật lý thực nghiệm giúp học sinh hiểu sâu quy luật vật lý, tượng vật lý Thông qua tập dạng khác tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt kiến thức để tự lực giải thành công tình cụ thể khác kiến thức trở nên sâu sắc hoàn thiện trở thành vốn riêng học sinh Trong trình giải vấn đề, tình cụ thể tập thực nghiệm đề học sinh phải vận dụng thao tác tư so sánh phân tích, tổng hợp khái quát hoá để giải vấn đề, từ giúp giải quyết, giúp phát triển tư sáng tạo, óc tưởng tượng, tính độc lập suy nghĩ, suy luận Nên tập vật lý thực nghiệm gây hứng thú học tập cho học sinh nâng cao chất lượng đội tuyển HSG 1.2 Cơ sở thực tiễn - Đặc điểm tình hình nhà trường : + Trường THCS Đường Hoa có sở vật chất phục vụ cho việc giảng dạy tương đối tốt, phòng học phòng thực hành vật lý kiên cố, quy cách, có đồ dùng đầy đủ cho khối lớp + Học sinh trường THCS Đường Hoa đa phần em ngoan chịu khó học tập, em có đầy đủ sách giáo khoa, sách tập + Đội ngũ giảng dạy môn vật lý trường có giáo viên - Về việc việc giải tập thực nghiệm học sinh: Đa số học sinh chưa hình thành phương pháp giải tập thực nghiệm, việc liên hệ kết hợp kiến thức lý thuyết thực hành đại đa số học sinh yếu, giáo viên giảng dạy cấp quan tâm tới phương pháp giải tập thực nghiêm Ngoài cấu trúc SKG đề cập đến số tiết luyện tập thực hành, nhiên SBT lại tài tập thực nghiệm, tập thực nghiệm lại đóng góp phần quan trong việc dạy học theo định hướng phát triển lực HS đồng thời lại công cụ đánh giá HS cách tổng quát kiến thức, kỹ thành phần lực người học Vì công tác giảng dạy ôn đội tuyển học sinh giỏi GV trọng đến việc giảng dạy tập vật lý thực nghiệm đem lại kết cao Vì giáo viên nên trọng đến việc hướng dẫn học sinh phương pháp giải tập vật lý thực nghiệm học sinh tránh tượng đoán mò không nắm vững kiến thức chất tượng vật lý Chương Nội dung vấn đề nghiên cứu 2.1 Thực trạng - Số liệu điều tra khảo sát đội tuyển học sinh giỏi vật lý lớp Trước thực đề tài tiến hành kiểm tra khảo sát đội tuyển học sinh giỏi lớp 9A, 9B trường THCS Đường Hoa số tập tương ứng với mức độ nội dung kiến thức lớp Kết thu sau: - Phân tích vấn đề Từ số liệu điều tra tình hình học sinh ta thấy: + Tỉ lệ học sinh hoàn thành khảo sát phương pháp giải tập thực nghiêm vật lý thấp + Khả phân tích áp dụng lý thuyết vào toán thực nghiệm đại đa số học sinh hạn chế + Đa số học sinh lúng túng việc tìm hiểu ý nghĩa đại lượng, công dụng đại lượng đo dụng cụ thực hành + Phương pháp làm tập thực nghiệm học sinh chưa khoa học - Nguyên nhân vấn đề Theo tôi, thực trạng nêu số nguyên nhân sau: + Học sinh chưa có phương pháp tổng quan để giải tập Vật lí thực nghiệm + Học sinh chưa biết vận dụng kiến thức, định luật Vật lí chưa nắm chất tượng vật lí + Khả hiểu biết kỹ sử dụng dụng cụ đo lường học sinh hạn chế + Nội dung cấu trúc chương trình sách giáo khoa không dành thời lượng cho việc hướng dẫn học sinh giải tập thực nghiệm hay luyện tập dẫn đến học sinh điều kiện bổ sung, mở rộng nâng cao kiến thức rèn kỹ giải tập Vật lí Qua phân tích số liệu điều tra nghiên cứu nguyên nhân vấn đề đưa số giải pháp giải vấn đề sau: 2.2 Các giải pháp 2.2.1 Định hướng chung Bài toán có nội dung thực nghiệm chương điện học lớp đa dạng phong phú Để giải tập loại dùng kiến thức định luật ôm, công thức tính điện trở dây dẫn mối quan hệ điện trở, cường độ dòng điện hiệu điện đoạn mạch nối tiếp song song Muốn làm tốt tập có nội dung thực nghiệm chương điện học lớp cần phải nắm vững kiến thức sau: - Kỹ phân tích mạch điện (bao gồm đoạn mạch nối tiếp, song song đoạn mạch hỗn hợp) - Định luật ôm I = U R - Các công thức tính cường độ dòng điện, điện trở hiệu điện đoạn mạch nối tiếp song song - Các công thức tính điện trở dây dẫn, tiết diện dây, đường kính dây dẫn, khối lượng dây dẫn - Sự liên quan kiến thức điện học chiều - Cấu tạo, cách sử dụng vai trò dụng cụ thí nghiệm (vôn kế, ampe kế, biến trở, công tắc, dây dẫn .) - Biết yếu tố ảnh hưởng đến phép đo khả giảm thiểu tối đa sai số phép đo 2.2.2 Khái quát toán thực nghiệm chương điện học chiều lớp Bài toán thực nghiệm chương điện học chiều lớp loại tập đòi hỏi học sinh phải vận dụng cách tổng hợp kiến thức lí thuyết thực nghiệm, kĩ hoạt động trí óc chân tay, vốn kiến thức hiểu biết vật lí, kĩ thuật thực tế đời sống để tự xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác định điều kiện thích hợp, tự thực thí nghiệm theo quy trình, quy tắc để thu thập, xử lí kết nhằm giải cách khoa học, tối ưu toán cụ thể đặt Thông thường toán tập trung vào yêu cầu xác định chiều dòng điện, cách mắc điện trở hay giá trị điện trở với dụng cụ thí nghiệm cho trước Loại tập có tác dụng toàn diện việc đào tạo, giúp học sinh nắm vững kiến thức, kĩ lí thuyết thực nghiệm môn vật lí Thông qua tập thực nghiệm, học sinh bồi dưỡng, phát triển lực tư duy, lực thực nghiệm, lực hoạt động tự lực, sáng tạo, bộc lộ rõ khả sở trường, sở thích vật lí Giải tập thực nghiệm hình thức hoạt động nhằm nâng cao chất lượng học tập, tăng cường hứng thú, gắn học với hành, lí luận với thực tế, kích thích tính tích cực, tự lực, trí thông minh, tài sáng tạo, tháo vát học sinh Đây biện pháp để phát học sinh giỏi vật lí 2.3 Phương pháp giải toán thực nghiệm chương điện học * Phương pháp chung: - Xây dựng sở lý thuyết + Tạo sơ đồ điện mối quan hệ dụng cụ đo đại lượng cần tìm Dựa vào định luật ôm mối quan hệ cường độ dòng điện, hiệu điện thế, điện trở biến đổi toán học rút hệ thức mối quan hệ đại lượng chưa biết đại lượng biết theo yêu cầu đề + Bài toán thực nghiệm đưa học sinh tiếp cận tập định tính định lượng có mối liên hệ tương đương mặt kiến thức Các bước cụ thể: Bước 1: Với dụng cụ cho, tìm cách xác định sơ đồ mạch điện cách mắc dụng dụ điện trở mạch điện cho phù hợp Cần lưu ý sử dụng ampe kế vôn kế theo quy tắc, cho ampe kế phải mắc nối tiếp, vôn kế phải mắc song song đồng thời phải xác định rõ dụng cụ đo có điện trở ảnh hưởng đến kết phép đo Bước 2: Xác định biểu thức cường độ dòng điện, hiệu điện theo kết đo dụng cụ theo điện trở mạch điện đoạn mạch mạch điện thiết kế theo định luật ôm Bước 3: Lập luận mặt toán học để rút mối quan hệ giưa đại lượng cần tính toán( điện trở) với đại lượng đo đặc dụng cụ cho (cường độ dòng điện, hiệu điện thế) - Trình bày phương án thực nghiệm: Bước 4: Tiến hành lựa chọn dụng cụ cho mắc theo sơ đồ thiết kế tính toán (nếu có) Bước 5: Lặp lại bước thực từ đến lần để có giá trị tương ứng (x2; x3 xn) lấy giá trị trung bình cho xác ( x = x1  x2   xn ) n (nếu có) Chú ý: + Để kết đo cuối xác lần đo số liệu cần thao tác cho hạn chế tối đa sai số phép đo + Trong dạng toán, thay đổi đại lượng cần xác định cách giải hoàn toàn tương tự Nếu thay đổi dụng cụ thí nghiệm điều kiện cách giải trở nên hoàn toàn khác số bước 2.2.3.1 Dạng 1: Bài toán thực nghiệm xác định chiều dòng điện a Các ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một hộp kín bên chứa loại pin 4,5 V có hai đầu dây dẫn nối (đỏ vàng) Trong trường hợp sau, mô tả phương án thí nghiệm để xác định dây dẫn nối với cực dương pin (a) Một loại pin 1,5 V biết cực, bóng đèn 6V, dây dẫn điện (b) Một cốc đựng dd điện phân CuSO4 hai lõi pin cũ, dây dẫn điện (c) Một ampe kế chiều, bóng đèn loại 3V, biến trở, dây dẫn điện Lời giải (a) Một loại pin 1,5 V biết cực, bóng đèn 6V, dây dẫn điện * Cơ sở lý thuyết: - Về hiệu điện hai đầu hai nguồn điện mắc nối tiếp: Hai nguồn điện mắc nối tiếp, cực âm nguồn nối với cực dương nguồn sơ đồ sau: Hoặc Khi hiệu điện hai đầu nguồn là: U = U1 + U2 Hai nguồn điện mắc nối tiếp, cực âm nguồn nối với cực âm (hoặc cực dương nguồn nối với cực dương) nguồn sơ đồ sau: Hoặc Khi hiệu điện hai đầu nguồn là: U = U1 − U - Độ sáng bóng đèn: Bóng đèn sáng bình thường hiệu điện đặt vào hai đầu hiệu điện định mức Đèn sáng yếu hiệu điện đặt vào hai đầu nhỏ hiệu điện định mức * Cách tiến hành: Từ lý thuyết ta thấy hai đầu bóng đèn mắc vào hệ nguồn cách đèn sáng bình thường, mắc vào cách đèn sáng yếu Do ta lấy đầu dây đỏ mắc vào cực dương pin dùng hệ nguồn mắc vào hai đầu bóng đèn Nếu đèn sáng bình thường dây dây đỏ cực âm dây vàng cực dương, đèn sáng yếu dây đỏ cực dương dây vàng cực âm (b) Một cốc đựng dd điện phân CuSO4 hai lõi pin cũ, dây dẫn điện * Cơ sở lý thuyết: - Trong bình điện phân chứa dung dịch CuSO4 lõi pin nối với cực âm có dòng điện chiều chạy qua phủ lớp kim loại đồng tách khỏi dd điện phân CuSO4 - Cách tiến hành: Nối dây đỏ với thỏi lõi pin, dây màu vàng nối với lõi pin lại đặt vào dd điện phân CuSO4 Sau thời gian thỏi than nối với dây màu đỏ phủ lớp kim loại màu đỏ gạch dây màu đỏ cực âm dây màu vàng cực dương ngược lại (c) Một ampe kế chiều, bóng đèn loại 3V, biến trở, dây dẫn điện Cơ sở lý thuyết - Kim Ampe kế chiều quay chốt (+) nối với cực dương chốt ( -) nối với cực âm * Cách tiến hành: 4,5V Lắp mạch điện theo sơ đồ sau: Trong chốt (+) ampe kế nối với dây màu đỏ, chốt (-) nối với dây màu vàng + A X + Nếu kim ampe kế bình thường dây màu đỏ cực dương dây màu vàng cực âm ngược lại kim ampe kế quay theo chiều ngược lại (không bình thường, phải ngắt nguồn điện để không làm hỏng ampe kế) dây màu đỏ cực âm, dây màu vàng cực dương Ví dụ 2: Cho bóng đèn, pin (đã biết cực), đoạn dây dẫn ắc quy chưa biết cực Hãy trình bày phương án để xác định hai cực ắc quy Lời giải Mắc đèn vào ắc quy: quan sát độ sáng đèn - Mắc nối tiếp pin ắc quy ta nguồn Mắc bóng đèn vào nguồn quan sát độ sáng bóng đèn + Nếu đèn sáng trường hợp đầu pin mắc cực với ắc quy (theo cách ghép nối tiếp) Tức cực – pin nối với cực + ắc quy ngược lại b Phương pháp giải Từ số ví dụ ta thấy để giải toán thực nghiệm dạng học sinh cần vận dụng số kiến thức sau: - Cách sử dụng ampe kế vôn kế chiều - Cách mắc nối tiếp hai hay nhiều nguồn điện - Bên nguồn dòng điện có chiều từ cự dương qua dây dẫn thiết bị cực âm nguồn điện - Khi qua dung dịch điện môi điện cực dương có nhiều bột khí xuất hiện, điện cực âm xuất kim loại ion dương - Vận dụng kiến thức từ trường, đường sức từ, quy tắc bàn tay trái quy tắc nắm tay phải để xác định kiến thức liên quan b Bài tập tự giải: Bài 1: Để xác định xem cực nguồn điện cực dương cực cực âm, thực tế người ta thường đặt vào cốc nước đầu dây dẫn nối với cực quan sát thấy gần dây dẫn tỏa nhiều khí Theo số liệu làm xác định cực cực âm? Bài 2: Một nguồn điện không đổi bị dấu cực Em thiết kế thí nghiệm để xác định lại dấu cực nguồn điện dụng cụ sau: - Một ống dây - Một kim la bàn - Một khóa K dây nối 2.2.3.2 Dạng Bài toán xác định cách mắc điện trở a Các ví dụ minh họa Ví dụ 1: Có hộp kín với hai đầu dây ló ngoài, bên hộp chứa điện trở loại Ω, Ω, Ω Với acquy 2V, ampe kế có giới hạn đo thích hợp dây dẫn, xác định thực nghiệm để tìm sơ đồ thực mạch hộp Lời giải * Cơ sở lý thuyết - Gọi R1, R2, R3 có giá trị tương ứng Ω, Ω, Ω Với điện trở R1, R2, R3 có cách mắc tương ứng + Với R1 nt R2 nt R3 ta có điện trở tương đương : R = R1+ R2 +R3 = Ω + Ω + Ω = 6Ω U = = A R R1 R2 R3 1.2.3 R1 // R2 // R3 => R = R R + R R + R R = 1.2 + 2.3 + 1.3 = 11 Ω 2 3 11 A ( R1 + R2 ).R3 (1 + 2).3 (R1 nt R2 )// R3 => R = R + R + R = + + = 1,5Ω A ( R1 + R3 ).R2 (1 + 3).3 (R1 nt R3 )// R2 => R = R + R + R = + + = 2Ω => Cường độ dòng điện mạch chính: I = + Với => I = + Với => I = + Với => I = 1A ( R + R ).R (2 + 3).1 + Với (R2 nt R3 )// R1 => R = R + R + R = + + = Ω => I = 2,4A ( R1.R2 ) 1.2 ( R2 R3 ) 2.3 11 + Với (R1//R2)nt R3 => R = R + R + R3 = + + = Ω => I = A 11 + Với (R2//R3)nt R1 => R = R + R + R1 = + + = 2, 2Ω => I = 20 A 22 - Sơ đồ mạch điện: R1 R2 R3 - + + A - * Phương án thực hành: Mắc mạch điện theo sơ đồ số ampe kế I Nếu số ampe kế có giá trị tương ứng với tính toán ta có mắc điện trở tương ứng * Phương pháp giải: Để giải toán học sinh cần biết: - Sử dụng ampe kế vôn kế để xác đinh U, I - Vận dụng kiến thức mạch điện để dự đoán cách mắc điện trở vẽ sơ đồ mạch điện( cần) - Lập biểu thức tính toán điện trở tương đương theo cách mắc U - So sánh điện trở tương đương tính công thức R = I => Biện luận tìm cách mắc phù hợp với kết b Bài tập tự giải: Bài 1: Cho bóng đèn loại 6V – 3W biến trở, nguồn điện có giá trị không đổi U=12V Xác định cách mắc mạch điện để đèn sáng bình thường? Bài 2: Một hộp đen có ba đầu A,B,C có chứa nguồn có hiệu điện U điện trở r điện trở R Một vôn kế Ampe kế lí, điện trở R =10 Ω Hãy trình bày phương án xác định sơ đồ mạch điện hộp giá trị U , r, R1 2.2.3.3 Dạng Xác định điện trở ampe kế vôn kế a Các ví dụ minh họa Ví dụ 1: Nêu phương án thực nghiệm xác định điện trở ampe kế Dụng cụ gồm: nguồn điện không đổi biết giá trị hiệu điện U, ampe kế cần xác định điện trở, điện trở R0 biết giá trị, biến trở chạy Rb có điện trở toàn phần lớn R0, hai công tắc điện K1, K2, dây dẫn đủ dùng Các công tắc điện dây dẫn có điện trở không đáng kể Lời giải U * Cơ sở lý thuyết Xét sơ đồ mạch điện sau: A K1 R0 K2 Rb Giả sử Rb = R0 + Khi K1 đóng, K2 mở ta có: R1 = RA + R0 số ampe kế I1 U Khi đó: I1 = (1) RA + R0 + Khi K1, K2 đóng ta có: R2 = RA + R0 số ampe kế I2 U 2U Khi đó: I2 = R + R0 = RA + R0 A (2) + Giải hệ phương trình chứa (1) (2) ta có: U (2 I1 − I ) R0 = I1 I RA = 2U ( I − I1 ) I1 I (3) * Các bước tiến hành - Mắc mạch điện sơ đồ hình vễ ( xác định giá trị Rb = R0) - Đóng công tắc K1 đọc số ampe kế đặt I1(A) - Ngắt công tắc K1 đóng công tắc K2 điều chỉnh biến trở cho số ampe kế vần giá trị I1(A) Khi ta có U không đổi điện trở ampe kế không đổi nên Rb = R0 - Đóng K1 K2 đọc số ampe kế I2(A) Thay giá trị I1 I2 vào ta tính RA R0 ( toán mở rộng giải tương tự R biết giá trị U không đổi chưa biết) Ví dụ 2: Trình bày phương án thực nghiệm xác định giá trị hai điện trở R1 R2 với dụng cụ sau đây: + Một nguồn điện không đổi có hiệu điện chưa biết + Một điện trở có giá trị R0 biết + Một ampe kế có điện trỏ chưa biết + Hai điện trở cần đo : R1 R2 + Một số dây dẫn có điện trở nhỏ không đáng kể Chú ý: Để không làm hỏng dụng cụ đo không mắc ampe kế song song với điện trở Lời giải: 10 * Cơ sở lý thuyết Mắc mạch điện hình vẽ ( hình a) R0 Số ampe kế : I1 = I R0 + RA + R2 R0 U  I1 = R + R0 ( RA + R2 ) R0 + RA + R2 R0 + RA + R2 RA R2 A R1 R0 Hình a U R0  I1 = R R + ( R + R )( R + R ) (1) 1 A RA Mắc lại sơ đồ hình vẽ b Tương tự số ampe kế là: U R1 R A R0 I2 = R R + ( R + R )( R + R ) (2) 1 A I R2 R1 I Hình b Ta có: I = R => R1 = R0 I (3) 1 * Các bước tiến hành Mắc mạch điện sơ đồ, đọc số ampe trường hợp I I2 sau thay vào (3) biết R0 ta tìm R1 Để Xác định R2, cần thay vị trí R1 cho R2 hai sơ đồ lại có R2 = R0 I 2′ I1′ Ví dụ 3: Cho dụng cụ sau: Nguồn điện có hiệu điện không đổi; điện trở R0 biết trị số điện trở R x chưa biết trị số; vôn kế có điện trở Rv chưa xác định Hãy trình bày phương án xác định trị số điện trở Rv điện trở Rx Lời giải * Cở sở lý thuyết: Xét mạch điện hình vẽ 1: Gọi U hiệu điện đầu đoạn mạch U1 số vôn kế Mạch gốm (R1//R0) nt Rx, theo tính chất đoạn mạch nối tiếp ta có: Rv R0 Rv Rv + R0 Rv R0 U1 = = = Rv R0 U Rv + Rx + Rx Rv R0 + Rv Rx + R0 Rx Rv + R0 + R0 V (1) Xét mạch điện mắc vôn kế song song Rx ( Hình 2) 11 _ Rx Hình Gọi U2 số vôn kế Mạch gồm R0 nt (Rv//Rx) Theo tính chất đoạn mạch nối tiếp ta có: Rv Rx Rvx Rv + Rx Rv Rx U2 = = = (2) Rv Rx U R0 + Rvx R R + R R + R R v v x x + R0 Rv + Rx U1 R0 Chia vế (1) (2) => U = R (3) x + R0 Hình _ Rx V * Cách tiến hành: Dùng vôn kế đo hiệu điện đầu đoạn mạch U Mắc sơ đồ mạch điện H1, đọc số vôn kế U1 Mắc sơ đồ mạch điện H2, đọc số vôn kế U2 Thay U1; U2; R0 vào (3) ta xác định Rx Thay U1; U; R0; Rx vào (1) Giải phương trình ta tìm Rv Ví dụ 4: Một hộp kín chưa nguồn điện có hiệu điện U không đổi mắc nối tiếp với điện trở R Hộp có hai đầu dây A B hình vẽ Hãy trình bày cách xác định U R với dụng cụ cho không mở hộp - Một vôn kế ampe kế không lý tưởng - Một biến trở dây nối Chú ý: Không mắc trực tiếp hai đầu ampe kế vào A B đề phòng trường hợp dòng điện lớn làm hỏng ampe kế Lời giải * Bước 1: Xác định điện trở ampe kế - Mắc mạch điện hình vẽ sau: - Điều chỉnh biến trở giá trị đó, ampe kế giá trị I 1, vôn kế U1 Điện trở ampe kế U1 RA = R (1) * Bước 2: Xác định R - Mắc mạch điện hình vẽ: 12 - Điều chỉnh biến trở giá trị đó, ampe kế giá trị I 2, vôn kế U2 Hiệu điện U mạch điện là: U = U2 + I2.(R +RA) (2) - Điều chỉnh biến trở giá trị đó, ampe kế giá trị I 3, vôn kế U3 Hiệu điện U mạch điện là: U = U3 + I3.(R +RA) (3) - Tính R Từ (1), (2) (3) giải ta tìm được: U3 −U U1 R = I −I − I * Bước 3: Xác định U - Thay R vào (2) ta tìm được: U = I U − I U I − I3 b Phương pháp giải: Để giải tập dạng học sinh cần thực theo bước sau: - Đánh giá tác dụng thiết bị công tắc ampe kế vôn kế - Thiết kế sơ đồ mạch điện - Lập biểu thức tính toán I, U, R cho đoạn mạch cho mạch - Thiết lập mối quan hệu giá trị điện trở R X chưa biết với đại lượng R biết U, I đo vôn kế ampe kế - Trình bày ngắn gọn cách tiến hành biện luận kết kết c Các tập học sinh tự giải Bài 1: Cho vôn kế, vôn kế có điện trở R biết, vôn kế có điện trở Rx chưa biết, nguồn điện chiều, điện trở R Hãy xác định R x vôn kế vôn kế Bài 2: Xác định điện trở miliampe kế thực nghiệm Dụng cụ gồm nguồn điện, khóa điện, biến trở biết giá trị ứng với vị trí chạy, số điện trở biết giá trị số dây nối đủ dùng (điện trở dây nối không đáng kể) Bài 3: Trình bày phương pháp xác định giá trị điện trở (có sử dụng biến trở ) Nêu đại lượng cần đo tính toán Bài 4: Nêu phương án xác định giá trị điện trở R x với dụng cụ sau đây: Một Ampe kế, điện trở r biết trước giá trị, Một đoạn dây dẫn có suất điện trở lớn, số dây nối (có suất điện trở bé) pin, thước thẳng có thang đo Bài 5: Cho am pe kế, vôn kế, ắc quy số dây nối Hãy xác định điện trở vật dẫn x Xét trường hợp a Am pe kế có điện trỏ nhỏ, vôn kế có điện trỏ lớn ( Ampe kế vôn kế lí tưởng) b Am pe kế có điện trở đáng kể, vôn kế có điện trở hữu hạn Bài 6: Để xác định giá điện trở R X A 13 R X K1 K Rb U R0 người ta mắc mạch điện hình vẽ Biết nguồn điện có hiệu điện U không đổi Các khóa, ampe kế dây nối có điện trở nhỏ không đáng kể, điện trở mẫu R0 = 15Ω, biến trở chạy Rb Nêu bước tiến hành thí nghiệm để xác định giá trị điện trở RX Bài 7: Khi dọn phòng thí nghiệm nhà trường, Hiếu tìm thấy điện trở vôn kế cũ Khi kiểm tra, Hiếu thấy vôn kế hoạt động bình thường, bạn nhìn kim vôn kế vạch mà không thấy giá trị ứng với vạch chia Trong số điện trở có có ghi giá trị R o = 3,9kΩ, điện trở khác bị hết nhãn Hiếu dùng nguồn điện không đổi phù hợp với vôn kế số dây nối có điện trở không đáng kể để đo giá trị tất điện trở lại Hỏi Hiếu làm nào? Bài 8: Có am pe kế lí tưởng, với giới hạn đo khác chưa biết, đủ đảm bảo không bị hỏng Trên mặt thang chia độ chúng có vạch chia, chữ số Dùng ampe kế với nguồn có hiệu điện không đổi, chưa biết, điện trỏ mẫu R1 biết giá trị nối để xác định điện trở R x chưa biết Hãy nêu phương án thí nghiệm (có giải thích) Biết độ lệch kim am pe kế tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua (hãy giải lại toán có ampe kế) 2.2.3.4 Dạng 4: Xác định chiều dài dây dẫn a Ví dụ : Trong phòng thí nghiệm trường học có cuộn dây đồng quấn thành bó dây vỏ Em nêu cách xác định chiều dài cuộn dây đồng mà không dùng thước đo chiều dài Biết đồng có điện trở suất ρ Trong phòng thí nghiệm có thước kẹp, nguồn điện số dụng cụ đo lý tưởng Lời giải * Cơ sở lý thuyết - Xét sơ đồ mạch điện hình vẽ A U Ta có: R = I πd2 (m ) - Tiết diện dây: S = l U l Vận dụng công thức tính R = ρ ⇔ = ρ S I S Chiều dài dây: l = U Cuộn dây V US (1) ρ.I * Các bước tiến hành: - Dùng ampe kế, vôn kế nguồn điện mắc với cuộn dây theo sơ đồ hình vẽ, đọc số ampe kế vôn kế I U 14 - Dùng thước kẹp xác định đường kính dây d(m) Từ tính tiết diện ngang dây S = πd2 (m ) Thay I, U, S vào (1) ta tìm chiều dài l cuộn dây b Phương pháp giải: - Sử dụng vôn kế ampe kế xác định U I - Vận dụng công thức R = U l = ρ để xác định chiều dài dây dẫn I S - Vận dụng kiến thức mạch điện để thiết kế mạch điện c Bài tập tự giải: Bài 1: Cho vôn kế, biến trở có điện trở R = 100 Ω điện trở biến trở phân bố theo chiều dài, nguồn điện chiều có hiệu điện U không đổi, thước thẳng chia độ đến milimét, dây nối Hãy nêu phương án đo điện trở của vôn kế (Vẽ sơ đồ mạch điện, nêu bước tiến hành) Bài 2: Để truyền điện từ hai hai địa điểm A, B cách 10km người ta dùng dây dẫn đôi có điện trở tổng cộng 200Ω Do bão, dây dẫn bị đứt nên mạch điện bị đoản Nêu phương án để xác định khoảng cách từ A đến nơi dây bị đứt đoản mạch mà không cần kiểm tra dọc đường đến nơi 2.3 Kết - Tiêu chí đánh giá: + Năng lực tổng hợp kiến thức + Năng lực, hiểu biết dụng cụ đo lường + Khả lập luận lôgic việc trình bày vấn đề thực nghiệm + Kỹ giải thí nghiệm thực hành tình học tập - Kết quả: Sau tiến hành kiểm tra đánh giá học sinh với tiêu chí thu số kết sau: Học sinh giỏi cấp huyện đạt: 02 giải (01 giải nhì, 01 giải khuyến khích) Học sinh giỏi cấp tỉnh đạt: 02 giải (01 giải 3, 01 giải khuyến khích) Như so với kỳ năm trước: học sinh gỏi cấp huyện tăng 01 giải nhì 50% (học sinh giỏi cấp huyện năm trước 02 gải khuyến khích) cấp tỉnh đạt 02 giải có 01 gải 01 giải khuyến khích tăng 100% (học sinh giỏi cấp tỉnh năm trước: 0) 2.4 Bài học kinh nghiệm Trong trình giảng dạy môn Vật lí trường THCS việc hình thành cho học sinh phương pháp, kỹ giải tập thực nghiệm Vật lí cần thiết, để từ giúp em đào sâu, mở rộng kiến thức giảng, vận dụng tốt kiến thức vào thực tế, phát triển lực tư cho em, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục, cụ thể : + Giúp học sinh có thói quen phân tích đầu bài, hình dung tượng Vật lí xảy toán sau tìm hướng giải, mối quan hệ đại lượng vật lý dụng cụ đo lường vật lý + Trong tập giáo viên cần hướng cho học sinh ý nghĩa dụng cụ đo lường, cách thức sử dụng phương pháp xây dựng sở lý thuyết cho 15 tập thực nghiệm Từ kích thích hứng thú, say mê học tập cho học sinh rèn thói quen lập luận logic ý thức phương pháp thực nghiệm vật lý + Khắc sâu cho học sinh nắm kiến thức bổ trợ khác Có việc giải tập Vật lí học sinh thuận lợi hiệu Để làm điều này: - Giáo viên cần tự bồi dưỡng nâng cao nghiệp vụ chuyên môn, thường xuyên trao đổi, rút kinh nghiệm với đồng nghiệp - Nắm vững chương trình môn toàn cấp học - Giáo viên cần hướng dẫn học sinh nghiên cứu kỹ kiến thức cần nhớ để ôn tập, nhớ lại kiến thức bản, kiến thức mở rộng, nghiên cứu kỹ phương pháp giải tập sau giải tập theo hệ thống từ dễ đến khó, so sánh dạng tập để khắc sâu nội dung kiến thức cách giải Trên sở học sinh tự hình thành cho kỹ giải tập Trên dây số kinh nghiệm mà thân rút từ thực tế qua trình giảng dạy môn Vật lí trường THCS nói chung, kinh nghiệm rút sau thực đề tài nói riêng Tuy nhiên trình thực đề tài nhận thấy số vấn đề chưa thành công cần bổ sung sửa chữa: - Các tài liệu tập thực nghiệm không nhiều, số tập thực nghiệm áp dụng học sinh đại trà - Một số học sinh tham gia vào hoạt động tìm lời giải cho tập thực nghiệm chưa nghiêm túc ỷ lại chép kết nhóm khác - Trình độ nhận thức học sinh không đồng đều, thiết kế chương trình dạy học chưa tập trung nhiều vào tập thực nghiệm Do việc áp dụng đề tài chủ yếu tập trung vào đối tượng học sinh giỏi học sinh mũi nhọn III Phần kết luận, kiến nghị Kết luận Qua thời gian giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi, nhận thấy yếu tố quan trọng để nâng cao chất lượng học sinh phương pháp giảng dạy giáo viên Trong việc dạy bồi dưỡng học sinh giỏi vấn đề đặc biệt quan trọng giáo viên phải xây dựng hệ thống phương pháp giải tập cho loại Có học sinh hiểu nắm vững cách tổng quát kiến thức, sở em tự học, tự nghiên cứu tài liệu có hứng thú học tập, biết tự lực, chủ động, tự tin làm tốt thi Do tìm hiểu xây dựng dạng tập thực nghiệm điện chiều đưa phương pháp giải đặc trưng cho dạng tập đó, bao gồm: (1) dạng Bài toán thực nghiệm xác định chiều dòng điện (2) dạng Bài toán xác định cách mắc điện trở (3) dạng Xác định điện trở ampe kế vôn kế (3) dạng Xác định chiều dài dây dẫn Đây nội dung xây dựng qua trình thân trực tiếp nghiên cứu vận dụng vào dạy bồi dưỡng học sinh giỏi Do vấn đề thiết thực có tính ứng dụng cao Mỗi nội dung đề tài mang tính chất khái quát cao giải cách cụ thể, chi tiết Chính 16 không đơn kiến thức, phương pháp để áp dụng cho việc giải toán thực nghiệm chuyên đề Điện học mà định hướng cho phương pháp giải tập thực nghiệm chuyên đề khác Cơ học, Nhiệt học, Quang học Do việc giảng dạy theo nội dung đề tài không giúp học sinh có hệ thống phương pháp giải tập, mà quan trọng em nắm chất vật lí mối liên hệ kiến thức Cơ học, Nhiệt học Quá trình vận dụng đề tài vào thực tế nhận thấy tất học sinh tiếp thu nhanh vận dụng tốt phương pháp vào việc giải tập thực nghiệm Tuy nhiên để vận dụng đề tài tốt công tác bồi dưỡng học sinh giỏi trình biên soạn dạng tập phương pháp giải tập thực nghiệm có số đề xuất kiến nghị sau: Kiến nghị Để công tác bồi dưỡng học sinh giỏi nhà trường ngày có chất lượng cao xin có số kiến nghị sau: * Đối với ban giám hiệu nhà trường: + Nhà trường tạo điều kiện mặt thời gian giảng dạy hợp lý để giáo viên tăng cường thời gian ôn đội tuyển học sinh giỏi, đồng thời có hình thức biện pháp khen thưởng xứng đáng cho giáo viên học sinh đạt thành tích cao công tác ôn luyện học sinh giỏi + Nhà trường cần đầu tư tủ sách dành riêng cho việc dạy, học bồi dưỡng HSG bao gồm tài liệu giảng dạy giáo viên, tài liệu học tập học sinh, tài liệu tham khảo, nghiên cứu công tác bồi dưỡng học sinh giỏi + Chuyên môn: Cần phân công chuyên môn cho giáo viên dạy theo em trình từ lớp đến lớp để giáo viên phát học sinh giỏi môn để từ định hướng cho em, có phương pháp dạy học phù hợp + Các tổ nhóm chuyên môn trường sinh hoạt chuyên đề xây dựng chủ đề, chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi đơn vị * Đối với phòng giáo dục đào tạo: + Phòng giáo dục cần thường xuyên tổ chức hội thảo trao đổi kinh nghiệm phương pháp giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi để giáo viên có điều kiện học tập kinh nghiệm lẫn Làm giàu thêm phương pháp kiến thức môn + Cung cấp cho giáo viên có nhu cầu đề thi học sinh giỏi cấp huyện cấp tỉnh năm gần để giáo viên học sinh trường có thêm nguồn tài liệu tham khảo công tác 17 IV Tài liệu tham khảo, phụ lục TÀI LIỆU THAM KHẢO: - Nghị Đại hội Đảng XII định hướng đổi bản, toàn diện giáo dục, đào tạo phát triển nguồn nhân lực - Đề thi học sinh giỏi lớp số đề thi chuyên vật lý THCS - Nguyễn Thượng Chung (2002), Bài tập thí nghiệm vật lí trung học sở, NXB Giáo dục - SGK vật lý Nhiều tác giả NXB Giáo dục - SBT vật lý Nhiều tác giả NXB Giáo dục DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT DBHSG : Bồi dưỡng học sinh giỏi HSG : Học sinh giỏi HS : Học sinh THCS : Trung học sở SGK : Sách giáo khoa SBT : Sách tập NXB : Nhà xuất I : Cường độ dòng điện U : Hiệu điện R : Điện trở 18 V Nhận xét hội đồng chấm sáng kiến kinh nghiệm Nhận xét Hội đồng chấm SKKN nhà trường Đường Hoa, ngày 27/04/2016 Người viết SKKN 19 Đinh Khắc Tuấn MỤC LỤC I Phần mở đầu Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Thời gian địa điểm Đóng góp mặt thực tiễn II Phần nội dung Chương 1: Tổng quan 1.1 Cơ sở lý luận 1.2 Cơ sở thực tiễn Chương 2: Nội dung vấn đề nghiên cứu 2.1 Thực trạng vấn đề nghiên cứu 2.2 Các giải pháp 2.2.1 Định hướng chung 2.2.2 Khái quát toán thực nghiệm chương điện học chiều lớp 2.3 Phương pháp giải toán thực nghiệm chương điện học 2.2.3.1 Dạng 1: Bài toán thực nghiệm xác định chiều dòng điện 2.2.3.2 Dạng Bài toán xác định cách mắc điện trở 2.2.3.3 Dạng Xác định điện trở ampe kế vôn kế 2.2.3.4 Dạng 4: Xác định chiều dài dây dẫn 2.3 Kết nghiên cứu 2.4 Bài học kinh nghiệm III Phần kết luận Kết luận Kiến nghị IV Tài liệu tham khảo – Phụ lục IV Nhận xét Hội đồng chấm sáng kiến kinh nghiệm 20 1 2 2 2 3 4 5 14 15 15 16 16 17 18 19