Chuyên đề để học tốt Vật lí

PHÒNG GIÁO DỤC HUYỆN NÚI THÀNH
TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ TAM HIỆP
**************************
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
TÊN ĐỀ TÀI
GIÚP HỌC SINH HỌC TỐT
BÀI TOÁN VỀ MẠCH ĐIỆN CÓ CHỨA VÔN KẾ
QUA CHƯƠNG TRÌNH TỰ CHỌN NÂNG CAO VÂT LÍ 9

Tác giả: LÊ VĂN DUẨN
Tổ:Khoa học tự nhiên I
Đơn vò:Trường THCS Tam Hiệp
NĂM HỌC :2006 -2007

PHÒNG GIÁO DỤC HUYỆN NÚI THÀNH
***************************
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
TÊN ĐỀ TÀI
GIÚP HỌC SINH HỌC TỐT
BÀI TOÁN VỀ MẠCH ĐIỆN CÓ CHỨA VÔN KẾ
QUA CHƯƠNG TRÌNH TỰ CHỌN NÂNG CAO VÂT LÍ 9



NĂM HỌC :2006 -2007
ĐỀ TÀI:GIÚP HỌC SINH HỌC TỐT
BÀI TOÁN VỀ MẠCH ĐIỆN CÓ CHỨA VÔN KẾ
QUA CHƯƠNG TRÌNH TỰ CHỌN NÂNG CAO VÂT LÍ 9
I / ĐẶT VẤN ĐỀ :

Qua quá trình dạy tự chọn môn vật lí lớp 9 nhiều năm tôi nhận thấyTrong các dạng
toán về mạch điện thì dạng toán về mạch điện có chứa dụng cụ đo điện là những
dạng toán khó.Nhưng trong các loại mạch điện có chứa hai loại dụng cụ đo thông
dụng thì mạch điện có chứa vôn kế là rất khó.Học sinh không tự đònh hướng được khi
mạch điện có chứa vôn kế thì tiến hành các bước giải như thế nào?Lập luận ra sao?
Qua quá trình nghiên cứu tìm tòi tôi nhận thấy các bài toán về mạch điện có chứa vôn
kế dù có hàng trăm bài đi chăng nữa thì nó chỉ tập trung ở một số dạng cơ bản nhất
đònh
Qua bài viết này tôi muốn trao đổi với các bạn đồng nghiệp một số nội dung về chủ
đề trên mà tôi đã tìm hiểu
II/ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ :
Qua nghiên cứu các dạng toán về mạch điện có chứa vôn kế .Tôi nhận thấy các dạng
toán về mạch điện có chứa vôn kế được quy về dạng cơ bản là:
*Vôn kế có điện trở vô cùng lớn
*Vôn kế có điện trở là một giá trò xác đònh
1/Dạng 1:Vôn kế có điện trở vô cùng lớn:
Để giải những bài toán thuộc dạng này học sinh phải nắm được rằng:Vôn kế chỉ cho
biết hiệu điện thế giữa hai điểm mà nó vừa nối vào Ta khơng xét dòng điện đi qua
vôn kế
Trong loại toán dạng này lại được chia ra thành các dạng như sau:
a/Tìm số chỉ của vôn kế khi mắc vào một đoạn mạch điện:
Đây là một dạng toán đơn giản tìm số chỉ của vôn kế là tìm hiệu điện thế giữa hai
điểm mà vôn kế mắc vào
*Vídụ 1:Cho mạch điện như hình vẽ:
A R
1
C

R
2

B
Biết R
1
=8
Ω
;R
2
=4
Ω
,U
AB
=6v.Tìm số chỉ của vôn kế biết vôn kế có điện trở vô cùng
lớn
Để giải bài này học sinh cần làm theo các bước sau:
Bước 1:Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB
R
AB
=R
1
+R
2
=8+4=12(
Ω
)
Bước 2:Tính cường độ dòng điện qua mạch chính:
I=I
1
=I
2
=

AB
AB
R
U
=
)(5,0
12
6
A=
Bước 3:Tính hiệu điện thế giữa hai điểm C,B (đây chính là số chỉ của vôn kế)
U
v
=U
CB
=I
2
.R
2
=0.5x4=2(v)
*Ví dụ 2:Cho mạch điện như hình vẽ:
Biết R1=12
Ω
;R
2
=4
Ω
,U
Ac
=18v.Tìm số chỉ của vôn kế
A R

1
C R
2
B
Để giải bài toán này học sinh cần:
Bước 1:Tính điện trở của đoạn mạch AB:
R
AB
=R
1
+R
2
=12+4=16(
Ω
)
Bước 2:Tính cường độ dòng điện qua mạch chính:
I=I
1
=I
2
=
AB
AB
R
U
=
)(5,1
12
18
A=

Bước 3:Tìm số chỉ của vôn kế(Hiệu điện thế cả mạch)
U
v
=U
AB
=I.R
AB
=1.5x16=24(v)
*Tóm lại để giải một bài toán thuộc dạng này học sinh cần phải thực hiện theo 3 bước
cơ bản sau:
Bước 1:Tính điện trở của đoạn mạch
Học sinh cần phải nắm vững đoạn mạch đã cho thuộc loại đoạn mạch nối tiếp mà áp
dụng công thức tương ứng(R
AB
=R
1
+R
2
+ +R
n
)
Bước 2:Tính cường độ dòng điện qua mạch chính:
Học sinh cần phải nắm vững đoạn mạch đã cho thuộc loại đoạn mạch nối tiếp mà áp
dụng công thức tương ứng ( I=I
1
=I
2
= =I
n
)

Bước 3:Tìm số chỉ của vôn kế
Học sinh cần nắm vững công thức của đònh luật ôm để áp dụng tính hiệu điện thế
(U=I.R)
Bài tương tự :
Mời các bạn vận dụng nguyên tắc trên để giải bài tập sau:
*Bài tập:Cho mạch điện như hình vẽ:.
A R
1
C R
2
R
3
B
R
4
Biết R
1
=8
Ω
,R
2
=15
Ω
,R
3
=5
Ω
,R
4
=10

Ω
.U
BC
=5V.Tìm số chỉ của vôn kế
Đáp số :U
v
=11(v)
b/Dạng toán biết số chỉ của vôn kế tìm các đại lượng khác:
*Ví dụ 1:Các điện trở R
1;
R
2
;R
3
,với R
3
=
1
4
1
R
ghép vào hai điểm A,B
như hình vẽ.Biết các vôn kế có điện trở rất lớn.Số chỉ của vôn kế V
1
là
21 V,Của vôn kế V
2
là 12 vôn.Tìm hiệu điện thế giữa hai điểm A,B
A R
1

C R
2
D R
3
B
Để giải bài toán này học sinh phải vẽ lại mạch điện.
Do vôn kế có điện trở rất lớn nên dòng điện không đi qua nó nên ta có thể bỏ đi
các đoạn dây dẫn nối vôn kế với các điểm A và D;C và B.Do đó mạch điện đã
cho gồm R
1
ntR
2
ntR
3
A R
1
C R
2
D R
3
B
Nên I=I
1
=I
2
=I
3
=>
1
1

3
3
R
U
R
U
=
mà R
1
=4R
3
=> U
3
=U
1
/4 (1)
Theo đề bài cho số chỉ các vôn kế lần lượt là 21V và 12V nên tacó:
U
1
+U
2
=21(2) U
2
+U
3
=12(3)
Giải hệ (1);(2) và (3) ta được U
1
=12V;U
2

=9V;U
3
=3V
Hiệu điện thế giữa hai điểm A,B làU
AB
=U
1
+U
2
+U
3
=12+9+3=24V
*Ví dụ2:Cho mạch điện như hình vẽ,hiệu điện thế giữa hai điểm A,B không
đổi.Khi đóng và khi mở khoá K vôn kế lần lượt chỉ hai giá trò là U
1
và U
2
.Biết
R
1
=4R
2
và vôn kế có điện trở rất lớn.Tính U
BD
theo U
1
và U
2
B R
0

C R
2
D
R
1
K
Để giải bài toán này học sinh cần vẽ lại mạch điện khi K đóng và khi K mở,lưu ý
khơng tính dòng điện không đi qua vôn kế,số chỉ của vôn kế cho biết hiệu điện
thế giữa hai điểm B,D
Khi k mở ta có sơ đồ: B R
0
C R
2
D

U
1


=
BD
U
U
1
+
)(
20
0
1
2

0
1
RR
R
U
R
R
U
+=
Nên R
0
=
1
11
1
12
.4.
UU
UR
UU
UR
BDBD
−
=
−
(1)
Khi K đóng ta có sơ đồ mạch điện như sau:
B R
0
C

R
2
D
R
1
1
0
2
2
120
122
2
8,0
)(

R
R
U
U
RRR
RRU
UU
BD
+=
+
+=
Nên R
0
=

)2(
.8,0
2
21
UU
UR
BD
−
Từ (1) và (2) ta có:U
BD
=
21
21
5
.4
UU
UU
−
Qua phân tích hai ví dụ trên ta nhận thấy để giải các bài tập thuộc loại này là lợi
dụng ta xem như dòng điện không qua vôn kế để vẽ lại mạch điện khi đó mạch
điện sẽ đơn giản và dễ tính toán
*Ví dụ 3:Cho mạch điện như hình vẽ: R
1
C R
2
Biết R
1
=2
Ω
,R

2
=8
Ω
,R
4
=20
Ω
Vôn kế có điện trở rất lớn chỉ số 0 A B
Tính R
3
R
3
R
4

Vì vôn kế có điện trở rất lớn nên xem như dòng điện không đi qua nó và vôn kế
chỉ số 0 nên ;U
CD
=0 hay U
C
=U
D
nên ta có mạch cân bằng
R
1
C R
2

A B
R

3
D R
4
Và do đó U
AD
=U
AC
,U
BC
=U
BD
,I
1
=I
2
, I
3
=I
4
Nên
)(5
8
20.2
.
2
41
3
4
3
2

1
Ω===⇒=
R
RR
R
R
R
R
R
Bài tương tự :
Mời các bạn vận dụng nguyên tắc trên để giải các bài tập sau:
Cho mạch điện như hình vẽ,hiệu điện thế giữa hai điểm A,B không đổi.Khi đóng
và khi mở khoá K vôn kế lần lượt chỉ hai giá trò là U1=12vôn và U
2
=10 vôn.Biết ø
vôn kế có điện trở rất lớn.Tính U
AB

A R
0
C 4 R B
R K
Đáp số U
AB
=24(vôn)
2/Dạng2:Vôn kế có điện trở là một giá trò hữu hạn:
Loại toán thuộc dạng này lại được chia thành các dạng nhỏ sau:
a/Dạng toán:Biết vôn kế có điện trở là một giá trò cụ thể :R
v
=a.Tìm số

chỉ của vôn kế
Để tìm hiểu dạng toán này ta xét các ví dụ sau:
*Ví dụ:Cho mạch điện như hình vẽ U
Điện trở các vôn kế lần lượt là: R
R
v1
=6000
Ω
,R
v2
=4000
Ω
,R=10000
Ω
A B
U=180V.Khi k mở các vôn kế chỉ D,K
bao nhiêu?
Vì k mở nên ta có mạch điện
U R
A B

Ta có V
1
và V
2
mắc nối tiếp nên I
v1
=I
v2
=

2
3
2
1
2
1
==
v
v
v
v
R
R
U
U
(1)
mà U
v1
+U
v2
=180(2)
Từ (1) và (2) ta có U
v1
=108v,U
v2
=72v.Vậy vôn kế V
1
chỉ 108vôn,Vôn kế V
2
chỉ 72

vôn.
Qua ví dụ trên ta thấy để giải dạng bài tập này học sinh cần:
- Vẽ lại mạch điện
-Tính điện trở của mạch điện có chứa vôn kế
-Tính cường độ dòng điện chạy qua vôn kế
-Tính số chỉ của từng vôn kế
b/Dạng toán:Biết vôn kế có điện trở nhỏ nhưng phụ thuộc vào một điện
trở khác cho trước
Đây cũng là một dạng toán căn bản thường có trong các đề thi học sinh giỏi tỉnh
trong các năm qua.Để nghiên cứu dạng toán này ta xét các ví dụ sau:
*Ví dụ:Có 4 điện trở giống nhau mắc nối tiếp như hình vẽ.Hiệu điện thế
U
AB
=66vôn.Khi nối vôn kế vào hai điểm A và D thì vôn kế chỉ 22vôn.Hỏi khi nối
vôn kế vào hai điểm A và C thì vôn kê chỉ bao nhiêu?
A R C R D R R B
Để giải bài tập này ta làm như sau:
Khi mắc vôn kế vào giữa hai điểm A và D ta có sơ đồ:
A R C R D R R B
Và R
AD
=
v
v
RR
RR
+2
.2
trong đó R
v

là điện trở của vôn kế
Lúc đó điện trở của đoạn mạch AB là
R
AB
=R
AD
+R
BD
=
v
v
RR
RR
+2
.2
+2R
Cường độ dòng điện qua mạch chính:I=
R
R
U
AB
AB
2
R2R
2R.R
66
v
v
+
+

=
Ta lại có:U
AD
=I.R
AD
Hay 22=
R2
R2R
2R.R
66
v
v
+
+
.
v
v
RR
RR
+2
.2
(1)
Biến đổi hệ thức (1) ta có R
v
=2R
Khi vôn kế mắc vào hai điểm A,C ta có sơ đồ:
A R C R D R R B
Khi đó R
AC
=

3
2
2
2.
.
R
RR
RR
RR
RR
v
v
=
+
=
+
Điện trở đoạn mạch AB lúc nàyR
/
AB
=R
AC
+3R=
3
11R
Dòng điện qua mạch chính lúc này I
/
=
R
R
U

R
AB
AB
18
3
11
66
/
==
Số chỉ của vôn kế lúc này:U
AC
=I
/
.R
AC
= 12(vôn)
Qua quá trình giải bài toán trên ta nhận thấy để giải bài toán ta phải
làm theo các bước sau
Bước 1:Vẽ lại sơ đồ mạch điện(đây là bước quan trọng giúp các em có
thể tính được điện trở của cả mạch hoặc từng đoạn mạch
nhỏ)
Bước 2:Dựa vào các dữ kiện đã biết tính điện trở của vôn kế theo
điện trở đã cho
Bước 3:Tính số chỉ của vôn kế bằng cách cách thực hiện lại qui trình
giống bước 1 và 2
Bài tương tự:
Mời các bạn vận dụng nguyên tắc trên để giải bài tập sau:
Có 4 điện trở giống nhau mắc nối tiếp như hình vẽ.Hiệu điện thế
U
AB

=132vôn.Khi nối vôn kế vào hai điểm A và C thì vôn kế chỉ 44vôn.Hỏi khi nối
vôn kế vào hai điểm A và D thì vôn kê chỉ bao nhiêu?
A R D R C R R B
Đáp số U
AD
=24Vôn
III/KẾT THÚC VẤN ĐỀ
1/Kết quả:
Sau khi giáo viên thực hiện qui trình dạy như trên thì chất lượng học tập của học
sinh về môn tự chọn cũng như môn học có liên quan được nâng lên qua bảng
thống kê sau:
Năm học Lớp Số lượnghọc sinh Giỏi Khá TB
2005-2006 9 35 12 18 5
2006-2007 9 41 18 20 3
2/Bài học kinh nghiệm:
Khi tiến hành dạy một chương trình tự chọn người giáo viên cần phải:
<1>Xây dựng chương trình tổng quát
<2>Khai thác hết các yêu cầu mà nội dung tổng quát có thể đụng đến
<3>Đònh hướng từng dạng toán và xây dựng qui trình giải từng dạng
<4>Xây dựng hệ thống bài toán tương tự
*Tuy đãcó nhiều cố gắng khi viết bài này nhưng do khả năng còn hạn chế nên có
lẽ còn nhiều thiếu sót.Mong các đồng nghiệp góp ý để nội dung được phong phú
hơn.Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp
PHIẾU NHẬN XÉT
CỦA HỘI ĐỒNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
TRƯỜNG:
Tên đề tài SKKN:


Tên tác giả:

Đơn vò:
Nhận xét của hội đồng nghiên cứu khoa học:
1/Hình thức:


2/Nội dung:
a)Tính thực tiễn:

.


b)Tính khoa học:

.


c)Tính sáng tạo:

.


d)Tính hiệu quả:

.


Xếp loại:
,ngày tháng3 năm 2007
Người chấm thứ 1 Người chấm thứ 2 Chủ tòch HDDNCKH