Khóa luận Hệ thống bài tập – Giải và hướng dẫn giải bài tập phần định luật Om đối với toàn mạch

điện với một biến trở. Thay đổi điện trở của biến trở, đo hiệu điện thế U giữa hai cực của nguồn điện và cường độ dòng điện I chạy qua điện trở. Người ta vẽ được đồ thị trên. Hãy xác định suất điện động C và điện trở trong r của nguồn? b. Vẽ đồ thị theo nhiều dữ kiện đã cho: * Ví dụ: Khi khảo sát đoạn mạch chứa nguồn điện ta thu được bảng kết quả sau: I (A) 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 U (V) 1,50 1,45 1,39 1,35 1,29 1,25 - Hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của U và I đối với pin 1,5 V và tính điện trở trong r của pin? I.3.3 Phân loại bài tập vật lí theo yêu cầu phát triển tư duy và trình độ nhận thức của học sinh. I. 3.3.1. Bài tập luyện tập. - Là dạng bài tập chủ yếu cho học sinh ôn tập và củng cố lại kiến thức đã học. Học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải từng loại bài tập theo một mẫu xác định. - Trong bài tập có sẵn cách giải, yêu cầu học sinh phải nắm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định, chưa đòi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh.. I R R E, r = 0 * Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ. R1 = 2R2, nguồn điện có suất điện động E, điện trở trong r = 0. Cường độ dòng điện qua R1, R2 và trong toàn mạch bằng bao nhiêu? I. 3.3.2 Bài tập sáng tạo. - Người ta chia bài tập sáng tạo thành hai loại: a. Bài tập nghiên cứu: - Để giải thích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở mô hình trừu tượng thích hợp rút ra từ lý thuyết vật lí. Dùng các kiến thức đã học để nghiên cứu, giải thích và làm sáng tỏ vấn đề mà người yêu cầu đặt ra. b. Bài tập thiết kế: Là bài tập xây dựng mô hình và làm thí nghiệm để kiểm tra lý thuyết đã được rút ra. * Ví dụ: Xây dựng mô hình và làm thí nghiệm kiểm chứng định luật Bôi-lơ- ma-ri-ôt? * Tóm lại có thể tóm tắt phân loại bài tập vật lí theo sơ đồ sau: Bài tập vật lí Theo phương thức cho điều kiện Theo yêu cầu phát triển tư duy Bài tập định tính Bài tập định tính Bài tập thí nghiệm Bài tập đồ thị Bài tập luyện tập Bài tập sáng tạo Theo nội dung BT có nội dung cụ thể BT có nội dung lịch sử BT có nội dung trừu tượng BT có nội dung vui BT có nội dung kỹ thuật tổng hợp BT tính toán tập dượt BT tính toán tổng hợp BT đọc và khai thác đồ thị BT vẽ đồ thị Giả BT bằng đồ thị Bài tập nghiên cứu Bài tập thiết kế I. 4. PHƯƠNG PHÁP CHUNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ. I.4.1. Tư duy trong quá trình giải bài tập vật lí. - Quá trình giải bài tập vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xem xét hiện tượng vật lí được đề cập và dựa trên kiến thức vật lí để nghĩ tới những mối liên hệ có thể có của các cái "đã cho" và các cái "phải tìm", sao cho có thể thấy được cái "phải tìm" có mối liên hệ trực tiếp hay gián tiếp với cái "đã cho". - Các công thức, phương trình mà ta xác lập được dựa theo các kiến thức vật lí và điều kiện cụ thể của bài tập, là sự biểu diễn những mối liên hệ định lượng giữa các đại lượng vật lí. Dựa trên tập hợp những mối liên hệ này (hệ thống các phương trình) ta mới có thể luận giải tính toán để có lời giải cuối cùng. Đối với những bài tập tính toán thì những công việc vừa nói chính là việc thiết lập các phương trình và giải hệ các phương trình để tìm ra ẩn số của bài toán. x (A) (B) .........(a) (b).......... - Ta có thể mô hình hoá các mối quan hệ đã cho, cái phải tìm, cái chưa biết bằng sơ đồ sau: x Trong đó: : Là cái phải tìm. (A), (B) : Là cái đã cho. x (a), (b), ........ : Là những cái chưa biết. - Để xác định cái phải tìm ta phải xác lập thêm các mối quan hệ, giả sử các mối quan hệ xác lập được, được mô tả bởi sơ đồ: (x) (A) (a) (b) (B) (a) (c) (c) (D) (c) (b) (B) (d) (e) (G) (H) (d) (I) (K) (e) I II III IV V VI - Nhờ hệ thống 6 mối liên hệ này mà ta có thể làm sáng tỏ hoặc loại từ các cái chưa biết để rồi xác định được cái phải tìm. x ` b IV e d VI V I a II III c + Từ mối liên hệ (III) rút ra (c), thế (c) vào (II) rút ra (a). + Từ mối liên hệ (V) rút ra (d) + Từ mối liên hệ (VI) rút ra (e). + Thế (d), (e) vào (IV) rút ra (b). + Thế (a), (b) vào (I) rút ra ẩn số (x) phải tìm. - Như vậy tư duy trong giải bài tập vật lí cho thấy hai phần cơ bản sau: + Xác lập được các mối liên hệ cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lí đã học vào điều kiện cụ thể của bài tập. + Tiếp tục luận giải, tính toán đi từ những mối liên hệ đã xác lập đến kết luận cuối cùng. - Tóm lại, sự nắm vững lời giải một bài tập phải trả lời được câu hỏi: + Việc giải bài tập này cần xác lập những mối liên hệ cơ bản nào? + Sự xác lập những mối liên hệ cơ bản cụ thể này dựa trên sự vận dụng những kiến thức gì? Vào điều kiện cụ thể gì của bài tập? Sự nắm vững như vậy của người giáo viên trong dạy học vật lí sẽ giúp cho sự định hướng trong phương pháp dạy học về bài tập một cách đúng đắn và có hiệu quả. I. 4.2 Phương pháp chung của việc giải bài tập vật lí. Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết. Nó không những giúp cho học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng suy luận logic, làm việc một cách khoa học và có kế hoạch. Bài tập vật lí rất đa dạng cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú. Nói chung tiến trình giải bài tập trải qua các giai đoạn sau: I.4.2.1. Giai đoạn 1: Tìm hiểu đầu bài. - Đọc, ghi ngắn gọn các dữ liệu xuất phát và các cái phải tìm theo ngôn ngữ vật lí. - Mô tả lại tình huống được ghi trong đề bài, vẽ hình minh hoạ. - Có thể dùng đồ thị hay thí nghiệm để thu được giữ kiện cần thiết. - Đổi đơn vị của các đại lượng đã cho về đơn vị chuẩn. I.4.2.2. Giai đoạn 2: Xác lập các mối quan hệ cơ bản. - Đối chiếu các dữ kiện xuất phát và cái phải tìm, xem xét bản chất vật lí của tình huống đã cho để nhận ra các định luật, công thức lý thuyết có liên quan. - Xác lập các mối liên hệ cụ thể của các dữ kiện xuất phát của cái phải tìm. - Lựa chọn các mối liên hệ cơ bản, cho thấy sự liên hệ của cái phải tìm với các dữ kiện xuất phát và từ đó có thể rút ra cái phải tìm. I.4.2.3. Giai đoạn 3: Luận giải và giải bài tập. - Từ các mối liên hệ cơ bản đã xác lập được tiếp tục luận giải tính toán rút ra kết quả cần tìm. I.4.2.4 Giai đoạn 4: Kiểm tra và biện luận kết quả. - Để có thể xác nhận được kết quả vừa tìm được cần kiểm tra lại việc giải theo một hoặc một số cách sau đây: + Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi chưa? Đã xét hết các trường hợp chưa? + Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không? + Kiểm tra thứ nguyên xem có phù hợp không? + Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế xem có phù hợp không? + Kiểm tra bằng thực nghiệm xem có phù hợp không? + Giải bài tập theo cách khác xem có cho cùng kết quả không? * Sau đây xét một ví dụ minh hoạ cho phương pháp giải đã nêu ở trên: - Một nguồn điện có điện trở trong r = 0,5 được mắc với điện trở R = 10 thành một mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12V. Tính suất điện động của nguồn và cường độ dòng điện trong mạch. Phương pháp giải: R I E, r + Giai đoạn 1: Tóm tắt đầu bài, vẽ hình. Cho: r = 0,5 R = 10 UAB = 12V Tìm: E =? I = ? + Giai đoạn 2: Xác lập các mối quan hệ cơ bản. - Hiệu điện thế mạch ngoài là: UAB = I.R (1) - Hiệu điện thế giữa 2 cực dương và âm của nguồn điện là: UAB = E - I.r (2) + Giai đoạn 3: Sơ đồ luận giải. C e (2) (1) I + Giai đoạn 4: Kiểm tra và biện luận kết quả. - Cường độ dòng điện trong mạch là : I = 1,2 (A) - Suất điện động của nguồn điện là: C = 12,6 (V) I.5. LỰA CHỌN VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ. I.5.1. Lựa chọn bài tập. - Trong dạy học vật lí, bất cứ một đề tài nào, giáo viên cần phải lựa chọn một hệ thống bài tập thoả mãn yêu cầu sau: 1. Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp giúp học sinh nắm được phương pháp giải các loại bài tập điển hình. 2. Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp một phần nào đó vào việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức. 3. Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều thể loại bài tập: a. Bài tập giả tạo: - Là bài tập mà nội dung của nó không sát với thực tế, các quá trình tự nhiên được đơn giản hoá đi nhiều hoặc ngược lại, cố ý ghép nhiều yếu tố thành một đối tượng phức tạp để luyện tập, nghiên cứu. - Bài tập giả tạo thường là bài tập định lượng có tác dụng giúp học sinh sử dụng thành thạo các công thức. b. Bài tập có nội dung thực tế: - Là bài tập đề cập đến những vấn đề có liên quan trực tiếp đến đối tượng có trong đời sống kỹ thuật. Những vấn đề đó cần được thu hẹp và đơn giản hoá đi nhiều so với thực tế. Những bài tập mang nội dung kỹ thuật có tác dụng lớn về mặt giáo dục kỹ thuật tổng hợp. - Nội dung của các bài tập này phải thoả mãn những yêu cầu chính sau: + Nguyên tắc hoạt động của đối tượng đề cập trong bài phải gắn bó mật thiết với những khái niệm và định luật vật lí đã học. + Đối tượng kỹ thuật mà bài tập đề cập phải có ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn sản xuất. + Số liệu trong bài tập phải phù hợp với thực tế sản xuất. + Kết quả của bài tập phải có tác dụng thực tế tức là phải đáp ứng một vấn đề nào đó của thực tiễn. c. Bài tập luyện tập: - Dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng các kiến thức đã học để giải từng bài tập theo mẫu xác định. Việc giải những bài tập loại này không đòi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh mà chủ yếu cho học sinh luyện tập để nắm vững cách giải đối với từng loại bài tập nhất định. d. Bài tập sáng tạo: - Là bài tập mà các dữ kiện cho trong đầu bài không chỉ dẫn trực tiếp hay gián tiếp cách giải. Các bài tập sáng tạo có tác dụng rất lớn trong việc phát triển tính tự lực và sáng tạo của học sinh, giúp học sinh nắm vững kiến thức chính xác, sâu sắc và mềm dẻo. I.5.2. Sử dụng hệ thống bài tập. Trong dạy học từng đề tài cụ thể, giáo viên phải dự kiến chi tiết kế hoạch sử dụng hệ thống bài tập đã lựa chọn. - Các bài tập đã lựa chọn có thể sử dụng ở các khâu khác nhau của quá trình dạy học như: Nêu vấn đề, hình thành kiến thức mới, củng cố, hệ thống hoá, kiểm tra và đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh. - Trong tiến trình dạy học một đề tài cụ thể, việc giải hệ thống bài tập mà giáo viên đã lựa chọn thường bắt đầu bằng những bài tập định tính hay những bài tập tập dượt. Sau đó học sinh sẽ giải những bài tập tính toán, bài tập đồ thị, bài tập thí nghiệm có nội dung phức tạp hơn. - Cần chú ý cá biệt hoá học sinh trong việc giải bài tập vật lí thông qua các biện pháp sau: + Biến đổi mức độ yêu cầu của bài tập ra cho các loại đối tượng học sinh khác nhau, thể hiện ở mức độ trừu tượng của đầu bài, loại vấn đề cần giải quyết, phạm vi và tính phức hợp của các số liệu cần xử lý, loại và số lượng thao tác tư duy logic và các phép biến đổi toán học cần sử dụng, phạm vi và mức độ các kiến thức, kỹ năng cần huy động. + Biến đổi mức độ yêu cầu vế số lượng bài tập cần giải, về mức độ tự lực của học sinh trong quá trình giải bài tập. I.6. HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ. - Muốn hướng dẫn học sinh giải một bài tập cụ thể thì giáo viên phải giải được bài tập đó, nhưng như vậy chưa đủ. Muốn cho việc hướng dẫn giải bài tập được định hướng một cách đúng đắn, giáo viên phải phân tích được phương pháp giải bài tập cụ thể bằng cách vận dụng những hiểu biết về tư duy giải bài tập cụ thể, bằng cách vận dụng những hiểu biết về tư duy giải bài tập vật lí để xem xét việc giải bài tập cụ thể này. Mặt khác phải xuất phát từ mục đích sư phạm cụ thể của việc giải bài tập để xác định kiểu hướng dẫn phù hợp. Có ba kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí: I.6.1 Hướng dẫn theo mẫu (Angorit). - Là sự hướng dẫn hành động theo một mẫu đã có, một quy tắc hành động hay chương trình hành động được xác định một cách rõ ràng, chính xác và chặt chẽ. Trong đó chỉ rõ chỉ cần thực hiện những hành động nào và theo trình tự nào để đi đến kết quả. Những hành động này được coi là những hành động sơ cấp phải được học sinh hiểu một cách đơn giản và học sinh đã nắm được. - Kiểu hướng dẫn angorit không đòi hỏi học sinh phải tự mình tìm tòi xác định các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra mà chỉ đòi hỏi học sinh chấp hành các hành động đã được giáo viên chỉ ra, cứ theo đó học sinh sẽ đạt được kết quả, sẽ giải được bài tập đã cho. - Kiểu hướng dẫn angorit đòi hỏi giáo viên phải phân tích một cách khoa học việc giải bài tập để xác định được một trình tự chính xác chặt chẽ của các hành động cần thực hiện để giải được bài tập, và đảm bảo cho các hành động đó là những hành động sơ cấp đối với học sinh. Nghĩa là kiểu hướng dẫn này đòi hỏi phải xây dựng được angorit giải bài tập. - Kiểu hướng dẫn angorit thường được áp dụng khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một loại bài tập điển hình nào đó nhằm luyện tập cho học sinh kỹ năng giải các loại bài tập xác định nào đó. * Ưu điểm: + Đảm bảo cho học sinh giải được bài tập được giao một cách chắc chắn. + Rèn luyện kỹ năng giải bài tập của học sinh có hiệu quả. * Nhược điểm: Học sinh chỉ quen chấp hành những hành động đã được chỉ dẫn theo một mẫu đã có sẵn, do đó ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm tòi, sáng tạo, sự phát triển tư duy sáng tạo của học sinh bị hạn chế. I.6.2 Hướng dẫn tìm tòi (Ơrixtic) - Là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết, không phải là giáo viên chỉ dẫn cho học sinh chỉ việc chấp hành các hành động theo một mẫu đã có để đi tới kết quả mà là giáo viên gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt được kết quả. - Kiểu hướng dẫn tìm tòi được áp dụng khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để giải được bài tập, đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy học sinh, muốn tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm tòi cách giải quyết. * Ưu điểm: + Tránh được tình trạng giáo viên làm thay cho học sinh trong việc giải bài tập. + Đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy cho học sinh, tạo điều kiện cho học sinh tự lực tìm tòi cách giải quyết, tránh ỷ lại. * Nhược điểm: + Kiểu hướng dẫn này không phải bao giờ cũng đảm bảo cho học sinh giải được bài tập một cách chắc chắn. Do vậy giáo viên cần hướng dẫn sao cho không được đưa học sinh đến chỗ chỉ còn thừa nhận các hành động theo mẫu nhưng đồng thời sự hướng dẫn đó không được quá viển vông, quá chung chung không giúp được cho sự định hướng tư duy của học sinh. Nó phải có tác dụng hướng tư duy của học sinh vào phạm vi cần và có thể tìm tòi, phát triển cách giải quyết. I.6.3. Định hướng khái quát chương trình hoá. - Là sự hướng dẫn cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết (chứ không thông báo cho học sinh cái có sẵn). Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là giáo viên định hướng hoạt động tư duy của học sinh theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề. Sự định hướng ban đầu đỏi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết của học sinh. - Nếu học sinh không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự phát triển định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hoá thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho học sinh để thu hẹp thêm phạm vi phải tìm tòi, giải quyết cho vừa sức với học sinh. - Nếu học sinh vẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòi giải quyết thì sự hướng dẫn của giáo viên chuyển dần thành hướng dẫn theo mẫu. để đảm bảo cho học sinh hoàn thành được yêu cầu của một bước, nếu cần thì giáo viên lại giúp đỡ thêm cứ như vậy cho đến khi giải quyết xong vấn để đặt ra. * Ưu điểm: Kết hợp được việc thực hiện các yêu cầu: + Rèn luyện tư duy của học sinh trong quá trình giải bài tập. + Đảm bảo cho học sinh giải được bài tập đã cho. + Phát huy được ưu điểm của hai phương pháp angorit và ơrixtic. Đòi hỏi giáo viên phải kết hợp được việc định hướng với việc kiểm tra kết quả hoạt động của học sinh để điều chỉnh sự giúp đỡ, thích ứng với trình độ của học sinh. CHƯƠNG II PHÂN LOẠI BÀI TẬP VÀ SOẠN THẢO PHƯƠNG ÁN HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP PHẦN ĐỊNH LUẬT OM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH TRONG CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI” VẬT LÍ 11 NÂNG CAO – THPT II. 1. NỘI DUNG KIẾN THỨC CƠ BẢN. II. 1.1. Dòng điện: a. Định nghĩa: - Dòng điện là dòng các điện tích dịch chuyển có hướng. - Quy ước chiều dòng điện là chiều dịch chuyển của các điện tích dương. - Electron tự do, các ion dương và âm gây nên dòng điện gọi là các hạt tải điện. b. Các tác dụng của dòng điện: - Tác dụng từ. - Tác dụng nhiệt. - Tác dụng cơ. - Tác dụng hoá học. - Tác dụng sinh lý... c. Cường độ dòng điện: - Cường độ dòng điện đặc trưng cho tác dụng mạch hay yếu của dòng điện được xác định bằng thương số giữa điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian và khoảng thời gian đó. I = - Dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian gọi là dòng điện không đổi. Khi đó cường độ dòng điện có dạng. I= Đơn vị: . II. 1.2. Nguồn điện. a. Định nghĩa. - Nguồn điện là thiết bị để tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện trong mạch. - Nguồn điện có hai cực, cực dương (+) và cực âm (-) luôn được nhiễm điện âm dương khác nhau. - Khi ta nối hai cực của nguồn điện bằng một vật dẫn thành một mạch kín thì trong mạch có dòng điện. b. Các loại nguồn điện thường gặp: - Pin vôn - ta. - Pin Lơ - clăng - xê. - Ắc quy. c. Suất điện động của nguồn điện (E) - Là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và đo bằng thương số giữa công A của lực lạ khi làm dịch chuyển một điện tích dương q bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương và độ lớn của điện tích q đó. E Đơn vị: [E ] =v (vôn) - Điện trở của nguồn gọi là điện trở trong của nó kí hiệu là: r. II.1.3. Công, công suất điện. a. Công, công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch. - Công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch là công của lực điện làm dịch chuyển các điện tích tự do trong đoạn mạch và bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó. A = q.u =. - Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó. P = U.I - Định luật Jun- Lenxơ: Nhiệt lượng toả ra trên một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian mà dòng điện chạy qua vật dẫn. Q = R. b. Công và công suất của nguồn điện. - Công của nguồn điện bằng công của dòng điện chạy trong toàn mạch. A = E.q = E.I.t. - Công suất của nguồn điện bằng công suất của dòng điện chạy trong toàn mạch. P = E.I II. 1.4. Định luật Om. a. Định luật Om đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở R: I R A B - Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch chỉ chứa điện trở R tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt vào hai đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở R. I = Hay U = VA - VB = I.R. b. Định luật Om đối với mạch kín: A B I E, r R - Cường độ dòng điện chạy trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần với mạch. x=UAB+Ir c. Hiện tượng đoản mạch: E - Xảy ra khi nối hai cực của một nguồn điện bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ, không đáng kể. Khi đoản mạch, cường độ dòng điện qua mạch sẽ lớn nhất và chỉ phụ thuộc vào E, r. I = . d. Định luật Om cho đoạn mạch chứa nguồn: - Quy ước: Nếu đi theo chiều dòng điện, gặp cực dương trước, cực âm sau đó là máy thu điện và suất điện động (E) mang dấu âm. Ngược lại, nếu dòng điện gặp cực âm trước, cực dương sau đó là máy phát điện và (E) mang dấu dương. I R A B E, r * Định luật Om đối với đoạn mạch có chứa nguồn phát: E I R B A E, r * Định luật Om đối với đoạn mạch có chứa máy thu điện: E A B I E p, rp E, r * Định luật Om đối với trường hợp mạch ngoài có máy thu: II. 1.5. Mắc nguồn điện thành bộ. A B E, r E, r E, r E, r a. Mắc nối tiếp. - Cách mắc: E = E+ E+ .....+E - Suất điện động của bộ nguồn: E= E= .....=E= E E = nE + Nếu: => - Điện trở trong của bộ nguồn: + Nếu: b. Mắc song song (Các nguồn có suất điện động bằng nhau) B A E, r E, r E, r E, r - Cách mắc: E=E - Suất điện động của bộ nguồn: - Điện trở trong của bộ nguồn: (E> E) + Nếu c. Mắc xung đối: A B A B - Cách mắc: E=E- E - Suất điện động của bộ nguồn; - Điện trở trong của bộ nguồn: E, r E, r E, r E, r E, r E, r A B d. Mắc hỗn hợp đối xứng: - Gọi n là số nguồn mắc nối tiếp trong một dây. - Gọi m là số dây mắc song song. - Cách mắc: E=nE - Suất điện động của bộ nguồn: .E - Điện trở trong của bộ nguồn: II.2. PHÂN LOẠI BÀI TẬP VÀ XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CỦA PHẦN ĐỊNH LUẬT OM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH II.2.1. Cơ sở phân loại Dựa trên việc phân loại bài tập theo phương thức giải, ta có thể phân loại thành các dạng bài tập sau: + Dạng 1: Bài tập định tính. + Dạng 2: Bài tập định lượng. + Dạng 3: Bài tập thí nghiệm. + Dạng 4: Bài tập đồ thị. II.2.2. Phương pháp giải bài tập về phần định luật Om đối với toàn mạch II.2.2.1. Phương pháp giải bài tập định tính - Bước 1: Tìm hiểu đề bài, vẽ lại mạch điện nếu có. - Bước 2: Dựa vào các công thức định luật Om đối với đoạn mạch nối tiếp hoặc song song để tính điện trở mạch ngoài (Rng). Dùng lập luận khảo sát sự biến đổi của điện trở mạch ngoài. - Bước 3: Dựa vào công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1:, lập luận khảo sát sự thay đổi cường độ dòng điện trong mạch chính khi điện trở mạch ngoài (Rng) thay đổi. - Bước 4: Dựa vào cường độ dòng điện trong mạch chính, khảo sát sự thay đổi của hiệu điện thế mạch ngoài theo công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 2: U= E - Ir, cũng như khảo sát cường độ dòng điện qua các điện trở và số chỉ của các máy đo dựa vào công thức định luật Om đối với đoạn mạch. - Bước 5: Sơ đồ luận giải, luận giải và kết luận. * Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ: Số chỉ của các máy đo thay đổi như thế nào nếu ta dịch chuyển con chạy của biến trở sang bên phải để R2 tăng? * Phương pháp giải: - Mạch ngoài có dạng: (R1 nt R2). - Điện trở mạch ngoài: Rng = R1 + R2 (1) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (2) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 2: U = E – Ir (3) - Khi dịch chuyển con chạy của biến trở sang bên phải thì điện trở mạch ngoài: (4) - Sơ đồ luận giải: - Luận giải: + Khi dịch chuyển của con chạy của biến trở sang bên phải để R2 tăng -> Điện trở mạch ngoài: Rng = R1 + R2 cũng tăng. + Khi E = const, Rng tăng thay vào (2) ta suy ra được: I giảm Û Số chỉ của ampe kế giảm. + Khi E = const, I giảm thay vào (3) ta suy ra được: U tăng Û Số chỉ của vôn kế tăng. - Kết luận: Khi dịch chuyển con chạy của biến trở sang bên phải để R2 tăng thì số chỉ của ampe kế giảm, số chỉ của vôn kế tăng. I.2.2.2. Phương pháp giải bài tập định lượng. - Bước 1: Tìm hiểu đề bài, tóm tắt,vẽ hình - Bước 2: Xác lập các mối quan hệ. + Xác định mạch ngoài: Chuyển mạch điện về dạng tường minh, vẽ sơ đồ mạch điện. + Xác định điện trở mạch ngoài: Căn cứ vào công thức định luật Om đối với mạch điện nối tiếp và song song để tìm điện trở mạch ngoài. + Viết công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1 để xác định cường độ dòng điện trong mạch chính: + Viết công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 2 để xác định hiệu điện thế mạch ngoài: U = E - Ir + Áp dụng công thức định luật Om đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở để tìm cường độ dòng điện và hiệu điện thế qua các điện trở hoặc xác định các đại lượng khác cần tìm. + Để tìm số chỉ của ampe kế ở mạch nhánh ta xác định chiều cường độ dòng điện và viết thêm phương trình cường độ dòng điện tại điểm nút. - Bước 3: Sơ đồ luận giải - Bước 4: Kết quả và biện luận kết quả * Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ: Nguồn điện có suất điện động E = 6V, điện trở trong r = 0,8 W, R1 = R2 = 2W, R3 = 3W. Tìm số chỉ của các ampe kế và vôn kế. * Phương pháp giải: - Bước 1: Tóm tắt, vẽ hình. Cho: E = 6V; r = 0,75W; R1 = R2 = 2W; R3 = 3W RA= 0, RV=∞ Tìm: IA = ?; IA1 =?; Uv = ? - Bước 2: Xác lập các mối quan hệ. + Chiều dòng điện trong mạch như hình vẽ. + Phương trình cường độ dòng điện tại điểm nút C: I = IA1 + I1 (1) + Mạch điện có dạng tường minh: (R1 // R2 // R3) + Vì (R1 // R2 // R3): (2) + Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (3) + Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 2: U1 = U2 = U3 = UV = UAB = E - Ir (4) (5) - Bước 3: Sơ đồ luận giải - Bước 4: Kết quả và biện luận kết quả IA = 4 (A) IA1 = 2,5 (A) Uv = 3 (V) CHƯƠNG III: HỆ THỐNG BÀI TẬP – GIẢI VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƯỢNG PHẦN ĐỊNH LUẬT OM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH III.1. HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƯỢNG. Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ: RA=0,RV=∞. Số chỉ của các máy đo thay đổi như thế nào nếu ta mắc thêm 1 đèn nữa: a) Nối tiếp với đèn đã cho. b) Song song với đèn đã cho. Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ: Số chỉ của các máy đo thay đổi như thế nào nếu ta mở khoá K? RA=0,RV=∞. A Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ: Khi đóng khoá K đèn sáng bình thường. Di chuyển con chạy của biến trở Rx để Rx giảm thì số chỉ của các máy đo thay đổi như thế nào? Độ sáng của đèn thay đổi như thế nào?RA=0,RV=∞. Bài 4: Cho mạch điện như hình vẽ: Nguồn điện có suất điện động E = 6V, điện trở trong r = 1W; R1= 0,8W; R2 = 2W; R3 = 3W. Tính hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện và cường độ dòng điện chạy qua các điện trở. Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có suất điện động E = 7,8 V, điện trở trong r = 0,4W; R1 = R2 = R3 = 3W; R4 = 6W. Tính: a) UMN = ? b) Nối MN bằng dây dẫn. Tìm cường độ dòng điện qua dây dẫn MN (dây dẫn có điện trở không đáng kể) Bài 6: Cho mạch điện như hình vẽ: Nguồn điện có suất điện động E = 4,8V, điện trở trong r = 1W; R1 = R2 = R3 = 3W; R4 = 1W; Rv = ¥. Tính số chỉ của vôn kế Bài 7: Cho mạch điện như hình vẽ: Nguồn điện có suất điện động E =24V, điện trở trong r = 1W; R1 = 3W; R2 = R3 = R4 = 6W; RA = 0. Tính số chỉ của ampe kế. Bài 8: Cho mạch điện như hình vẽ: Nguồn điện có suất điện động E = 9V; r = 1,5W ; Đ1 (3V - 1W); Đ2 ( 6V - 3W). Khi R1 = 11W; R2 = 6W. Tìm cường độ dòng điện, hiệu điện thế mỗi đèn. Nhận xét độ sáng của mỗi đèn. Bài 9: Cho mạch điện như hình vẽ: Nguồn điện có suất điện động E = 6,6V, điện trở trong r = 0,12W; Đ1(6V - 3 W); Đ2( 2,5V - 1,25W). Điều chỉnh R1, R2 sao cho đèn Đ1, Đ2 sáng bình thường. Tính các giá trị của R1 và R2. Bài 10: Cho mạch điện như hình vẽ: Nguồn điện có suất điện động E = 6V; r = 2W; R là điện trở ngoài. a) Tính R để công suất tiêu thụ mạch ngoài P = 4W. b) Với giá trị nào của R thì công suất tiêu thụ ở mạch ngoài lớn nhất? Tính giá trị đó. Bài 11: Cho mạch điện như hình vẽ: R1 = R2 = 6W; R3 = 3W, r = 5W. Các ampe kế có điện trở không đáng kể. Biết ampe kế A1 chỉ 0,6A. Xác định suất điện động của nguồn điện. Bài 12: Hãy xác định suất điện động và điện trở trong của một ắc quy biết rằng nếu nó phát dòng điện có cường độ I1 = 15A thì công suất điện ở mạch ngoài P1 = 136W còn nếu nó phát dòng điện có cường độ I2 = 6A thì công suất điện mạch ngoài P2 = 64,8W. Bài 13: Cho mạch điện như hình vẽ: Nguồn điện có suất điện động E = 3,5V, điện trở trong r = 0,3W; Đ ( 12V - 6W); R1 = 1,2W; R2 = 24W; RV = ¥, RA=0. a) Tìm số chỉ của các vôn kế? Đèn có sáng bình thường không? b) Khi dịch chuyển con chạy sang phải, độ sáng của đèn thay đổi như thế nào? Số chỉ của vôn kế thay đổi như thế nào? III.2. GIẢI VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƯỢNG. Bài 1: a. Mục đích của bài tập - Ôn tập, củng cố nhận dạng mạch điện và công thức tính điện trở toàn mạch. - Nắm vững và khắc sâu các công thức định luật Om đối với toàn mạch. - Nắm được công dụng của máy đo. - Rèn tư duy suy luận logic cho học sinh. b. Phương pháp giải bài tập - Trước khi mắc thêm đèn điện trở mạch ngoài bằng: Rng = R1 (1) * Khi mắc thêm một đèn nữa nối tiếp với đèn đã cho, sơ đồ mạch điện như hình vẽ: - Điện trở mạch ngoài: (2) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (3) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 2: U = E - Ir (4) - Sơ đồ luận giải: - Luận giải: + Khi mắc thêm một đèn nữa nối tiếp với đèn đã cho: > R1 = Rng -> tăng. + Khi E = const, tăng thay vào (3) ta suy ra được: I giảm Û Số chỉ của ampe kế giảm. + Khi E = const, I giảm thay vào (4) ta suy ra được: U tăng Û Số chỉ của vôn kế tăng. - Kết luận: Khi mắc thêm một đèn nữa nối tiếp với đèn đã cho thì số chỉ của ampe kế giảm, số chỉ của vôn kế tăng. * Khi mắc thêm một đèn nữa song song với đèn đã cho, sơ đồ mạch điện như hình vẽ: - Điện trở mạch ngoài: (5) - Sơ đồ luận giải: - Luận giải: + Khi mắc thêm một đèn nữa song song với đèn đã cho điện trở mạch ngoài: giảm. + Khi E = const, giảm thay vào (3) ta suy ra được: I tăng Û Số chỉ của ampe kế tăng. + Khi E = const, I tăng thay vào (4) ta suy ra được: U giảm Û Số chỉ của vôn kế giảm. - Kết luận: Khi mắc thêm một đèn nữa song song với đèn đã cho thì số chỉ của ampe kế tăng, số chỉ của vôn kế giảm. c. Khó khăn đối với học sinh - Vôn kế đo hiệu điện thế mạch ngoài. - Khi mắc thêm đèn, số chỉ mạch ngoài sẽ thay đổi. - Lập luận sự thay đổi của các đại lượng trong biểu thức định luật Om đối với toàn mạch. d. Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn - Vôn kế đo đại lượng nào trong mạch điện đã cho? - Khi mắc thêm đèn nối tiếp (hay song song) với đèn đã cho thì điện trở mạch ngoài tăng hay giảm? Vì sao? - Hãy xác lập các mối quan hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế hai đầu vôn kế với suất điện động của nguồn điện trong mạch? Bài 2: a. Mục đích của bài tập - Nhận dạng mạch điện khi đóng, mở khoá K. - Ôn tập, củng cố các công thức của định luật Om. - Nắm được công dụng của máy đo. - Rèn tư duy suy luận logic cho học sinh. b. Phương pháp giải bài tập - Khi đóng khoá K mạch điện có dạng: [R1 nt (R2 // R3)] - Điện trở mạch ngoài: (1) - Khi mở khoá K mạch điện có dạng: (R1 nt R2) - Điện trở mạch ngoài: (2) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (3) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 2: U = E - Ir (4) - Sơ đồ luận giải: - Luận giải: + Khi K mở, điện trở mạch ngoài: > -> tăng. + Khi E = const, tăng thay vào (3) ta suy ra được: I giảm Û Số chỉ của ampe kế giảm. + Khi E = const, I giảm thay vào (4) ta suy ra được: U tăng Û Số chỉ của vôn kế tăng. - Kết luận: Khi mở khoá K số chỉ của ampe kế giảm, số chỉ của vôn kế tăng. c. Khó khăn đối với học sinh - Vôn kế đo hiệu điện thế mạch ngoài. - Khi K mở điện trở mạch ngoài thay đổi. - Lập luận sự thay đổi của các đại lượng trong công thức định luật Om đối với toàn mạch. d. Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn - Trong mạch điện nói trên, vôn kế đo đại lượng nào? - Khi khoá K mở, điện trở mạch ngoài thay đổi như thế nào? Vì sao? - Hãy xác lập các mối quan hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế hai đầu vôn kế với suất điện động của nguồn điện trong mạch. Bài 3: a. Mục đích của bài tập A - Nhận dạng mạch điện. Ôn tập, củng cố và khắc sâu các công thức của định luật Om đối với đoạn mạch và đối với toàn mạch. - Nắm được công dụng của máy đo trong từng đoạn mạch cụ thể. - Rèn tư duy suy luận logic cho học sinh. b. Phương pháp giải bài tập - Khi K đóng đèn sáng bình thường: IĐ = Iđm (1) - Điện trở mạch ngoài: (2) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (3) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 2: UV = U = E - Ir (4) - Vôn kế V2 đo hiệu điện thế giữa 2 điểm AB: UV1 = UAB = I.RxĐ (5) - Vì (Đ // Rx): (6) (7) - Sơ đồ luận giải: - Luận giải: + Khi dịch chuyển con chạy sang bên trái để Rx giảm thay vào (2) ta suy ra được: Rng giảm. + Khi E = const, Rng giảm thay vào (3) ta suy ra được: I tăng Û Số chỉ của ampe kế tăng. + Khi E = const, I tăng thay vào (4) ta suy ra được: U giảm Û Số chỉ của vôn kế giảm + Khi Rx giảm thay vào (6) ta suy ra được: RxĐ giảm. + Thay (3) vào (5) ta suy ra được: + Khi E = const, RxĐ giảm thay vào UAB ta suy ra được: UAB giảm Û Số chỉ của vôn kế V1 giảm. + Khi RĐ = const, UAB giảm thay vào (7) ta suy ra được: IĐ giảm -> Đèn sáng tối hơn bình thường. - Kết luận: Khi dịch chuyển con chạy sang bên trái để Rx giảm thì số chỉ của ampe kế tăng, số chỉ của vôn kế V và V1 giảm -> Đèn sáng tối hơn bình thường. c. Khó khăn đối với học sinh - Vôn kế V đo hiệu điện thế mạch ngoài . - Vôn kế V1 đo hiệu điện thế giữa hai đầu AB. - Để so sánh độ sáng của bóng đèn ta phải so sánh giá trị cường độ dòng điện định mức với giá trị cường độ dòng điện chạy qua đèn khi dịch chuyển con chạy của biến trở. d. Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn - Trong mạch điện đã cho, vôn kế V và V1 đo những đại lượng nào? - Khi dịch chuyển con chạy của biến trở sang trái, điện trở mạch ngoài tăng hay giảm? - Để so sánh độ sáng của bóng đèn ta so sánh đại lượng nào? - Cường độ dòng điện, hiệu điện thế mạch ngoài có mối quan hệ như thế nào với suất điện động của nguồn điện? Bài 4: a. Mục đích của bài tập - Giúp học sinh nắm được cách xác định mạch điện và tính điện trở mạch ngoài. - Giúp học sinh nắm được các công thức của định luật Om đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở và đối với toàn mạch. - Áp dụng các công thức của định luật Om để tính U và I trong mạch điện cụ thể. b. Phương pháp giải bài tập + Bước 1: Tóm tắt, vẽ hình Cho: E = 6V; r = 1W, R1 = 0,8W; R2 = 2W; R3 = 3W Tìm: I1 = ?; I2 = ?; I3 = ?; UAB = ? + Bước 2: Xác lập các mối quan hệ. - Sơ đồ mạch điện: [R1 nt (R2 // R3)] - Vì (R2 // R3): (1) - Vì (R1 nt R23): RAB = R1 + R23 (2) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (3) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 2: UAB = E - I.r (4) U2 = U3 = U23 = I23.R23 (5) (6) (7) + Bước 3: Sơ đồ luận giải - Bước 4: Kết quả và biện luận kết quả. I1 = 2(A); I2 = 1,2(A); I3 = 0,8(A); UAB = 4(V) c. Khó khăn đối với học sinh - Xác định công thức định luật Om phù để tìm cường độ dòng điện qua mỗi điện trở. d. Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn - Muốn xác định cường độ dòng điện qua mỗi điện trở cần phải biết được những đại lượng nào? - Xác lập mối quan hệ của các đại lượng với suất điện động của nguồn điện Bài 5: a. Mục đích của bài tập - Giúp học sinh nắm được cách xác định mạch điện và tính điện trở mạch ngoài. - Giúp học sinh nắm được các công thức của định luật Om đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở và đối với toàn mạch. - Áp dụng công thức của định luật Om để tìm U, I giữa 2 điểm bất kỳ. b. Phương pháp giải bài tập + Bước 1: Tóm tắt, hình vẽ Cho: E = 7,8V; r = 0,4W R1 = R2 = R3 = 3W; R4 = 6W Tìm: UMN = ? IMN = ? + Bước 2: Xác lập mối quan hệ - Sơ đồ mạch điện: [(R1 nt R3) // (R2 nt R4)] - Vì (R1 nt R3): R13=R1 + R3 (1) - Vì (R2 nt R4): R24 = R2 + R4 (2) - Vì (R13 // R24): (3) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (4) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 2: U13 = U24 = UAB = E - Ir (5) (6) (7) UAM = I1R1 (8) UAN = I2R2 (9) UMN = UAN - UAM (10) + Bước 3: Sơ đồ luận giải b. Khi nối MN bằng dây dẫn thì mạch điện có dạng: [(R1 // R2) nt (R3 // R4)] - Vì (R1 // R2): (1) - Vì (R3 // R4): (2) - Vì (R12 nt R34): RAB = R12 + R34 (3) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (4) UAM = I12.R12 (5) UMB = I34.R34 (6) (7) (8) IMN = I1 - I3 (9) + Bước 3: Sơ đồ luận giải + Bước 4: Kết quả và biện luận kết quả a) UMN = -1,17 (V) b) (A) -> Dòng điện qua dây nối MN phải có chiều từ N -> M -> (A) c. Khó khăn đối với học sinh - Khi nối M với N thì sơ dồ mạch điện sẽ thay đổi. - Trong mạch điện phức tạp, tính cường độ điện khi nối tắt 2 điểm bất kì. - Tìm công thức tính hiệu điện thế giữa 2 điểm MN. d. Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn - Để tìm hiệu điện thế giữa 2 điểm MN ta phải tìm các giá trị hiệu điện thế nào có liên quan? - Để tìm cường độ dòng điện qua dây dẫn MN ta phải tìm các giá trị dòng điện nào có liên quan? - Khi nối 2 điểm MN bằng 1 dây dẫn thì mạch điện thay đổi có dạng thế nào? Bài 6: Mục đích của bài tập. - Giúp học sinh nắm được công thức tính điện trở tương đương mạch ngoài. - Giúp học sinh biết cách xác định mạch điện khi trong mạch có máy đo . - Giúp học sinh nắm được và biết vận dụng các công thức định luật Om cho toàn mạch và cho đoạn mạch. b) Phương pháp giải bài tập + Bước 1: Tóm tắt, vẽ hình Cho: E = 4,8 V; r = 1W; RV = ¥ R1 = R2 = R3 = 3W; R4 = 1W Tìm: Số chỉ của vôn kế: UV = ? +Bước 2: Xác lập các mối quan hệ Sơ đồ mạch điện có dạng: [R1//(R2 nt R3)] nt R4 - Vì (R1 nt R3): R23 = R2 + R3 (1) - Vì (R1 // R23 ): (2) - Vì (R4 nt R123 ): RAB = R123 + R4 (3) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (4) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 2: UAB = E - Ir (5) U1 = U23 = UAD = I123 . R123 (6) (7) U4 = UAD = I4.R4 (8) U3 = UCD = I3.R3 (9) UV = UCD + UDB (10) + Bước 3: Sơ đồ luận giải + Bước 4: Kết quả và biện luận kết quả UV = 2,4 (V) c. Khó khăn đối với học sinh - Vẽ lại mạch điện khi trong mạch có máy đo (vôn kế). - Xác định số chỉ của vôn kế theo hiệu điện thế trên các đoạn mạch khác nhau. d. Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn - Khi bỏ qua đoạn mạch CB chứa vôn kế thì sơ đồ mạch điện có dạng như thế nào? - Vôn kế đo hiệu điện thế giữa 2 điểm nào? Từ đó viết biểu thức tính hiệu điện thế giữa 2 điểm đó? Bài 7: a. Mục đích của bài tập - Giúp học sinh nắm được các công thức tính điện trở tương đương mạch ngoài. - Giúp học sinh biết cách xác định mạch điện khi trong mạch có máy đo (ampe kế). - Giúp học sinh nắm được và biết vận dụng các công thức của định luật Om đối với mạch kín và đối với đoạn mạch để tìm cường độ dòng điện qua ampe kế có RA = 0 khi nối tắt. b. Phương pháp giải bài tập + Bước 1: Tóm tắt, vẽ hình Cho: E = 24V; r = 1W; RA = 0 R1 = 3W; R2 = R3 = R4 = 6W Tìm: Số chỉ của ampe kế IA =? + Bước 2: Xác lập các mối quan hệ - Sơ đồ mạch điện có dạng: [(R1//R2) nt R4] //R3 - Phương trình cường độ dòng điện tại điểm A: I= IA + I1 (1) - Vì (R1// R2) : (2) - Vì (R12 nt R4): R24 = R12 + R4 (3) - Vì (R124 // R3): (4) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (5) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 2: UAB = U3 = U124 = E - I.r (6) (7) (8) U12 = I12.R12 (9) (10) + Bước 3: Sơ đồ luận giải + Bước 4: Kết quả và biện luận kết quả c. Khó khăn đối với học sinh - Xác định chiều của dòng điện chạy qua các đoạn mạch. - Viết phương trình dòng điện tại điểm nút A. - Vẽ lại mạch điện khi trong mạch có máy đo (ampe kế). d. Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn - Hãy xác định chiều của dòng điện chạy qua các đoạn mạch và viết phương trình dòng điện tại điểm nút A? - Khi điểm D trùng với điểm A thì mạch điện có dạng như thế nào? Bài 8: a. Mục đích của bài tập - Giúp học sinh ôn lại các công thức tính của các dụng cụ tiêu thụ điện (bóng đèn). - Giúp học sinh xác định được mạch điện và tính điện trở tương đương mạch ngoài. - Giúp học sinh nắm được và biết vận dụng các công thức của định luật Om đối với mạch kín và đối với các đoạn mạch để tìm cường độ dòng điện qua đèn. b. Phương pháp giải bài tập + Bước 1: Tóm tắt, vẽ hình Cho: E = 9V; r = 1,5W Đ1(3V - 1W); Đ2(6V - 3W) R1 = 11W; R2 = 6W Tìm: IĐ1=?; IĐ2=?; UĐ1 =?; UĐ2=? Nhận xét độ sáng của mỗi đèn. + Bước 2: Xác lập các mối quan hệ (1) - Mạch điện có dạng [(R1 nt Đ1) // Đ2] nt R2 - Vì (R1 nt Đ1): R1Đ1 = R1 + RĐ1 (3) - Vì (R1Đ1 // Đ2): (4) - Vì (R1Đ1Đ2 nt R2): RAB = R2 + R1Đ1Đ2 (5) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (6) UĐ2 = UAC = U1Đ1Đ2 = I1Đ1Đ2.R1Đ1Đ2 (7) (8) (9) UĐ1 = IĐ1.RĐ1 (10) (11) (12) + Bước 3: Sơ đồ luận giải + Bước 4: Kết quả và biện luận kết quả IĐ1 = 0,225 (A) UĐ1 = 2,025 (V) IĐ2 = 0,375 (A) UĐ2 = 4,5 (V) UĐ1 Các đèn sáng tối hơn bình thường. c. Khó khăn đối với học sinh - Tính điện trở của các đèn và xác định mạch ngoài. - Áp dụng các công thức của định luật Om đối với mạch kín và đối với đoạn mạch để tìm IĐ và UĐ -> So sánh độ sáng của các đèn. d. Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn - Hãy nêu công thức tính điện trở của bóng đèn? - Để so sánh độ sáng của bóng đèn ta so sánh đại lượng nào? Áp dụng những công thức nào của định luật Om để tính các đại lượng đó ? Bài 9: a. Mục đích của bài tập - Giúp học sinh ôn lại các công thức tính của các đại lượng tiêu thụ điện (bóng đèn). - Giúp học sinh xác định được mạch điện. - Giúp học sinh nắm được và biết cách vận dụng các công thức của định luật Om đối với toàn mạch và đối với đoạn mạch để tính các điện trở mạch ngoài. b. Phương pháp giải bài tập + Bước 1: Tóm tắt, vẽ hình Cho: E = 6,6 V; r = 0,12W Đ1(6V - 3W); Đ2 (2,5V -1,25W) Tìm: R1 =?; R2 =? Để 2 đèn sáng bình thường. + Bước 2: Xác lập các mối quan hệ (1) (2) (3) (4) - Để đèn sáng bình thường: UĐ1 = U1 (5) UĐ2 = U2 (6) Iđm1 = IĐ1 (7) Iđm2 = IĐ2 (8) UĐ1 = UĐ2 + UR2 (9) I = IR1 = IĐ1 + IĐ2 (10) IĐ2 = IR2 (11) (12) UAB = E - Ir (13) UR1 + UĐ2 = UAB (14) (15) + Bước 3: Sơ đồ luận giải + Bước 4: Kết quả và biện luận kết quả R1= 0,48 (W) R2= 7 (W) c. Khó khăn đối với học sinh - Tính điện trở, dòng điện định mức của bóng đèn và xác định mạch ngoài. - Vận dụng các công thức của định luật Om đối với toàn mạch và đoạn mạch để tìm R1 và R2. d. Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn - Hãy nêu công thức tính điện trở và dòng điện định mức của bóng đèn? - Để tìm điện trở R1 và R2 ta phải tính những đại lượng nào có liên quan? Bài 10: a. Mục đích của bài tập - Giúp học sinh ôn lại công thức tính công suất tiêu thụ và điều kiện để công suất lớn nhất. - Giúp học sinh nắm được và biết vận dụng các công thức của định luật Om để đi tìm điện trở của mạch dựa vào điều kiện đã cho của đề bài. b. Phương pháp giải bài tập + Bước 1: Tóm tắt, vẽ hình Cho: E = 6V; r = 2W Tìm: a) R=? Khi P = 4W b) R = ? Để Pmax + Bước 2: Xác lập các mối quan hệ P = RI2 (1) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (2) + Bước 3: Sơ đồ luận giải a) b) +Bước 4: Kết quả và biện luận kết quả a. b. R = r = 2W -> c. Khó khăn đối với học sinh - Khảo sát sự biến thiên của công suất khi điện trở thay đổi. d. Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn - Hãy xác định mối quan hệ giữa công suất tiêu thụ với suất điện động và điện trở thay đổi? - Hãy khảo sát sự biến đổ của R để công suất tiêu thụ lớn nhất. Bài 11: a. Mục đích của bài tập - Giúp học sinh biết xác định mạch điện và tính điện trở tương đương mạch ngoài. - Giúp học sinh nắm được công dụng của máy đo (ampe kế). - Giúp học sinh nắm được và biết vận dụng các công thức của định luật Om đối với toàn mạch và đối với đoạn mạch để tìm suất điện động của nguồn điện. b. Phương pháp giải bài tập + Bước 1: Tóm tắt, vẽ hình Cho: R1 = R2 = 6W R3 = 3W; r = 5W IA1 = 0,6A Tìm: E = ? + Bước 2: Xác lập các mối quan hệ - Chiều dòng điện trong mạch như hình vẽ. - Vì ampe kế có điện trở không đáng kể nên mạch điện được vẽ lại như hình vẽ: (R1 // R2 // R3) UAB = I1R1 = I2R2 = I3R3 (1) I2 + I3 = IA1 (2) I3 + IA2 = I (3) I1 + I2 = IA2 (4) - Vì (R1 // R2 // R3) : (5) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (6) + Bước 3: Sơ đồ luận giải + Bước 4: Kết quả và biện luận kết quả E = 5,2 (V) c. Khó khăn đối với học sinh - Vẽ lại mạch điện khi trong mạch có máy đo là ampe kế. - Xác định chiều dòng điện trong mạch điện. - Viết phương trình cường độ dòng điện tại điểm nút C, D. d. Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn - Hãy xác định chiều dòng điện chạy trong mạch và viết phương trình cường độ dòng điện tại điểm nút C và D? - Khi điểm A trùng với điểm D điểm B trùng với điểm C thì mạch điện có dạng như thế nào? Bài 12: a. Mục đích của bài tập - Ôn lại công thức tính công suất tiêu thụ. - Giúp học sinh nắm được và biết vận dụng các công thức của định luật Om đối với toàn mạch và đối với đoạn mạch để tìm suất điện động và điện trở trong của nguồn điện. b. Phương pháp giải bài tập + Bước 1: Tóm tắt Cho: I1 = 15A; P1 = 136W I2 = 6A; P2 = 64,8W Tìm : E =?; r = ? + Bước 2: Xác lập các mối quan hệ - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 2: U1 = E - I1r (1) U2 = E - I2r (2) P1 = U1I1 (3) P2 = U2I2 (4) + Bước 3: Sơ đồ luận giải + Bước 4: Kết quả và biện luận kết quả r = 0,2 (W); E =12 (V) c. Khó khăn đối với học sinh - Giải hệ các phương trình để tìm suất điện động và điện trở trong của nguồn điện. d. Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn - Hãy thiết lập phương trình liên hệ giữa P và E thông qua r và U? Bài 13: a. Mục đích của bài tập - Ôn lại công thức tính cường độ dòng điện định mức của bóng đèn. - Giúp học sinh biết xác định mạch điện và tính điện trở tương đương mạch ngoài. - Giúp học sinh nắm được công dụng của máy đo. - Giúp học sinh nắm được và biết vận dụng các công thức của định luật Om đối với đoạn mạch và đối với toàn mạch để tính I và U. b. Phương pháp giải bài tập + Bước 1: Tóm tắt, vẽ hình Cho: E = 13,5V; r = 0,3W; Đ(12V- 6W) R1 = 1,2W; R2 = 24W; RV = ¥; RA = 0 Tìm: a) UV1 =?; UV2 =?; UV =?; Đèn có sáng bình thường không? b) Khi R2 giảm độ sáng của đèn thay đổi như thế nào? Số chỉ của các vôn kế thay như thế nào? + Bước 2: Xác lập các mối quan hệ (1) (2) - Vì (Đ // R2): (3) - Vì (R2 nt RĐ2): RAB = R1 + RĐ2 (4) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 1: (5) - Áp dụng công thức định luật Om đối với toàn mạch dạng 2: UAB = UV = E - Ir (6) UV1 = I1.R1 (7) UV2 = IĐ2.RĐ2 (8) (9) + Bước 3: Sơ đồ luận giải + Bước 4: Kết quả và biện luận kết quả. Uv = 13,2(V); Uv1 = 1,2(V); Uv2 = 12(V). Iđm = IĐ = 0,5(A)-> Đèn sáng bình thường b) Sơ đồ luận giải: + Khi R2 giảm: - Luận giải: + Khi R2 giảm thay vào (3) ta suy ra được: RĐ2 cũng giảm. + Khi RĐ2 giảm thay vào (4) ta suy ra được: RAB cũng giảm. + Khi E = const, RAB giảm thay vào (5) ta suy ra được: I, I1 tăng Û Số chỉ của ampe kế tăng. + Khi E = const, I tăng thay vào (6) ta suy ra được: UV giảm Û Số chỉ của vôn kế V giảm. + Khi I1 tăng thay vào (7) ta suy ra được: UV1 tăng Û Số chỉ của vôn kế V1 tăng. + Khi RĐ2 giảm, E = const, thay vào (8) ta suy ra được: -> UV2 giảm Û Số chỉ của vôn kế V2 giảm. + Khi UV2 giảm thay vào (9) ta suy ra được: IĐ giảm. - Kết luận: Khi dịch chuyển con chạy sang phải để R2 giảm thì đèn sáng tối hơn bình thường (IĐ < Iđm) và số chỉ của vôn kế V, V2 giảm còn số chỉ của vôn kế V1 tăng. c. Khó khăn đối với học sinh. - Ôn lại các công thức tính cường độ dòng điện định mức và điện trở của bóng đèn. - Xác định đúng mạch điện khi trong mạch có máy đo. - Nắm được và biết vận dụng các công thức của định luật Om cho đoạn mạch và cho toàn mạch để tìm cường độ dòng điện qua đèn, so sánh với giá trị cường độ dòng điện định mức -> Nhận xét độ sáng của bóng đèn. d. Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn - Hãy nêu công thức tính RĐ, Iđm thông qua P và U? - Xác định mạch ngoài khi RV = ¥, RA = 0? - Để so sánh độ sáng của bóng đèn ta so sánh đại lượng nào? - Cường độ dòng điện qua đèn liên hệ thế nào với sự thay đổi của điện trở R2? KẾT LUẬN Ngày nay khoa học kỹ thuật đã và đang phát triển như vũ bão, trở thành động lực thúc đẩy các ngành khoa học khác phát triển. Vật lí học là một môn khoa học quan trọng, đã và đang phát triển mạnh gắn liền với khoa học công nghệ và được ứng dụng rất nhiều trong thực tế. Bài tập vật lí là một bộ phận cấu thành không thể thiếu trong giảng dạy vật lí, nó đóng vai trò quan trọng trong việc lĩnh hội kiến thức, củng cố và vận dụng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cho học sinh. Sau một thời gian thực hiện dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy Phạm Gia Phách em đã hoàn thành khoá luận với đề tài: Lựa chọn hệ thống bài tập định tính và định lượng, hướng dẫn giải bài tập nhằm củng cố và mở rộng kiến thức về định luật Om đối với toàn mạch cho học sinh khi học chương “Dòng điện không đổi’’ vật lí lớp 11 nâng cao''.(Giới hạn nguồn điện là nguồn phát và mạch ngoài không chứa nguồn điện). Khoá luận đã giải quyết được một số vấn đề cơ bản sau: 1. Từ việc nghiên cứu, nắm vững lí luận và phương pháp chung để giải bài tập vật lí, các kiến thức về định luật Om đối với toàn mạch. Đề tài đã xây dựng nên phương pháp giải bài tập định tính và định lượng cho phần định luật Om đối với toàn mạch. 2. Căn cứ vào những khó khăn và sai lầm mà học sinh hay mắc phải lựa chọn hệ thống bài tập định tính và định lượng nhằm giúp học sinh củng cố và vận dụng các kiến thức cơ bản đã học đồng thời giúp học sinh có cái nhìn chính xác, hiểu bản chất nội dung kiến thức tránh tình trạng sai lầm, ngộ nhận. 3. Đề tài đã xây dựng phương pháp giải bài tập về định luật Om đối với toàn mạch theo hai loại: - Loại 1: Bài tập định tính. - Loại 2: Bài tập định lượng. 4.Việc hướng dẫn giải bài tập được tiến hành theo mẫu nhất định: a, Mục đích của bài tập b, Phương pháp giải bài tập c, Khó khăn đối với học sinh d, Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn Em hi vọng với hệ thống bài tập này sẽ giúp cho các bạn sinh viên sắp ra trường có tài liệu tham khảo trong quá trình giảng dạy sau này. giúp các em học sinh có tài liệu tham khảo trong quá trình học tập để có phương pháp giải bài tập khoa học cho phần định luật Om đối với toàn mạch. Do hạn chế về mặt thời gian và khả năng nên đề tài không tránh khỏi những thiếu xót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn sinh viên để bản khoá luận được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin cảm ơn thầy Phạm Gia Phách đã giúp đỡ hướng dẫn em tận tình, chu đáo để em hoàn thành bản khoá luận này. Em xin cảm ơn các thầy cô trong tổ phương pháp, các thầy cô trong khoa vật lí đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực hiện bản khoá luận này. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phạm Hữu Tòng. Lí luận dạy học vật lí ở trường phổ thông. Nhà xuất bản giáo dục 2001. 2. Nguyễn Đức Thâm-Nguyễn Ngọc Hưng- Phạm Xuân Quế. Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông. Nhà xuất bản ĐHSP 2001. 3. Bùi Quang Hân. Giải toán vật lí lớp 11. 4. Lê Văn Thông. 351 bài toán điện 1 chiều. 5. Vũ Thanh Khiết. Kiến thức cơ bản nâng cao vật lí THPT tập 2. 6. Sách giáo khoa vật lí 11 nâng cao. Nguyễn Thế Khôi ( Tổng chủ biên)- Nguyễn Phúc Thuần ( chủ biên). 7. Sách bài tập vật lí 11 nâng cao. Nguyễn Thế Khôi ( Tổng chủ biên)- Nguyễn Phúc Thuần ( chủ biên). KÝ HIỆU DÙNG TRONG KHOÁ LUẬN a : Ẩn số trung gian (.) (1) : Từ (1) rút ra (1) : Từ (1) suy ra : Ẩn số phải tìm X (1) (2) : Thế (1) vào (2) : Mối quan hệ MỤC LỤC Trang