chuyên đề phương pháp giải bài tập vật lí

A- §Æt vÊn ®Ò.

- Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y do viÖc thay ®æi néi dung ch­¬ng tr×nh phæ th«ng, mét lo¹t c¸c s¸ch gi¸o khoa, s¸ch bµi tËp,s¸ch tham kh¶o…®­îc viÕt míi. Nªn vÊn ®Ò vÒ s¸ch tham kh¶o , s¸ch bµi tËp h¹n chÕ vÒ sè l­îng còng nh­ vÒ chÊt l­îng. KhiÕn cho c¸c em häc sinh khã kh¨n trong viÖc tù h×nh thµnh cho m×nh ph­¬ng ph¸p gi¶i to¸n cho thèng nhÊt, mét c¸ch khoa häc phï hîp víi ®Æc thï cña bé m«n m×nh häc.

   Lµ mét gi¸o viªn d¹y m«n VËt lÝ nhiÒu n¨m trong tr­êng phæ th«ng t«i nhËn thÊy häc sinh rÊt ng¹i häc m«n vËt lÝ do kiÕn thøc rÊt réng bµi tËp cã rÊt nhiÒu d¹ng kh¸c nhau vµ khã. Cã nh÷ng bµi tËp c¸c em kh«ng biÕt b¾t ®Çu gi¶i tõ ®©u t×m ®ai l­îng nµo tr­íc ®¹i l­îng nµo sau. Trªn thùc tÕ cã nh÷ng bµi to¸n kh«ng cho c¸c em t×m trùc tiÕp c¸c ®¹i l­îng cÇn t×m mµ ph¶i th«ng qua c¸c ®¹i l­îng kh¸c ph¶i t×m ®¹i l­îng trung gian tr­íc råi míi t×m ®­¬c ®¹i l­îng bµi to¸n yªu cÇu cÇn t×m. KhiÕn c¸c em lung tóng trong viÖc lùa chän c«ng thøc ®Ó ¸p dông.

     Råi cã nh÷ng bµi to¸n c¸c em t×m ra ®­îc c¸ch gi¶i nh­ng kh«ng biÕt tr×nh bµy nã nh­ thÕ nµo.

      §Æc biÖt khi c¸c em sö dông vë bµi tËp th× kÜ n¨ng tr×nh bµy ®Çy ®ñ c¸c b­íc cña mét bµi tËp lÝ bÞ h¹n chÕ. Nªn c¸c em kh«ng n¾m râ ®­îc gi¶i mét bµi tËp VËt lÝ th× cã c¸c b­íc gi¶i nh­ thÕ nµo.

       Nhiªu em kh«ng biÕt c¸ch nh¸p mét bµi to¸n ra nh¸p lµ nh­ thÕ nµocø tr×nh bµy ra nh¸p lêi gi¶i b×nh th­êng nh­ lµm bµi khiÕn c¸c em mÊt rÊt nhiÒu thêii gian ®Ó lµm bµi

      XuÊt ph¸t tõ t×nh h×nh thùc tÕ cña häc sinh trong nhµ tr­êng, t«i ®· m¹nh d¹n ®­a ra néi dung chuyªn ®Ò nµy" KÜ n¨ng lËp s¬ ®å gi¶i to¸n vËt lÝ". §Ó mong c¸c em biÕt c¸ch v¹ch ra h­íng gi¶i bµi to¸n mét c¸ch logic chÝnh x¸c. Gióp c¸c em khi tr×nh bµy lêi gi¶i kh«ng bÞ lóng tóng.

 

 

B. Gi¶i quyÕt vÊn ®Ò

- §Ó lµm ®­îc bµi tËp vËt lÝ th× yªu cÇu c¸c em ph¶i nhí ®­îc c¸c c«ng thøc, hÖ thøc  cña ®Þnh luËt vµ ph¶i hiÓu ®­îc c¸c hiÖn t­îng vËt lÝ.

- Nh×n chung th× c¸c b­íc lµm mét bµi to¸n ®iÖn häc líp 9 gåm c¸c b­íc sau.

+ §äc t×m hiÓu ®Ò bµi vµ tãm t¾t ®Ò bµi.

+ X¸c ®Þnh mèi quan hÖ gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®iÖn trong m¹ch ®iÖn( c¸ch m¾c nèi tiÕp hay song song).

+ VÏ l¹i s¬ ®å m¹ch ®iÖn.(NÕu h×nh thay ®æi hoÆc ®Ò bµi ch­a vÏ).

+ LËp s¬ ®å gi¶i ( tr×nh bµy ra nh¸p).

+ Tr×nh bµy lêi gi¶i. Trong lêi gi¶i gåm c¸c ý.

    - Lêi tùa cho ®¹i l­îng cÇn t×m.

    - ¸p dông c«ng thøc.

    - Thay sè

+ §¸p sè.

- Trong c¸c b­íc gi¶i t«i tr×nh bµy ë trªn th× trong chuyªn ®Ò nµy t«i xin ®­îc ®i s©u vµo vÊn ®Ò lËp s¬ ®å gi¶ to¸n.

      LËp s¬ ®å gi¶i to¸n lµ b­íc lµm ra nh¸p t×m h­íng gi¶i cho bµi to¸n. xuÊt ph¸t tõ ®¹i l­îng cÇn t×m dùa vµo c¸c ®¹i l­îng tõ ®Ò bµi ra ta lùa chon c«ng thøc ¸p dông cho phï hîp. Trong c«ng thøc ®¹i l­îng nµo ®· biÕt ta khoanh trßn l¹i       cßn ®¹i l­îng nµo ch­a biÕt th× ta ®anh dÊu vu«ng ®Ó ph©n biÖt        vµ ta tiÕp tôc t×m lêi gi¶i cho ®¹i l­îng trong khung « vu«ng. Cø nh­ vËy ®Õn khi nµo c¸c ®¹i l­îng ®­îc khoanmh trßn hÕt nghÜa lµ tÊt c¶ c¸ ®¹i l­îng khi nµy ®· t­êng minh hÕt th× cã nghÜa bµi to¸n ®­îc gi¶i quyÕt xong. C¸ch dïng s¬ ®å gi¶i nµy gióp c¸c em gi¶i quyÕt ®­îc khã kh¨n khi gi¶i c¸c bµi tËp mµ ta kh«ng thÓ tÝnh trùc tiÕp ngay ®ai l­îng cÇn t×m.

I - KiÕn thøc cÇn nhí.

1. HÖ thøc ®Þnh luËt ¤m.

                

Trong ®ã : I : Lµ c­êng ®é dßng ®iÖn, ®o b»ng ampe(A).

                 U: Lµ hiÖu ®Ön thÕ gi÷a hai ®Çu d©y dÉn, ®o b»ng v«n(V)

 R: Lµ ®iªn trë ®o b»ng ¤m().

2. §o¹n m¹ch gåm c¸c ®iªn trë m¾c nèi tiÕp.

- C­êng ®é dßng ®iÖn.

I = I1 = I2=… = In

- HiÖu ®iÖn thÕ.

U = U1+ U2 +…+Un

- §iÖn trë t­¬ng ®­¬ng.

Rt® = R1 + R2 +…+Rn

- HÖ thøc gi÷a hiÖu ®iÖn thÕ vµ ®iÖn trë.

        

3. §o¹n m¹ch gåm c¸c ®iÖn trë m¾c song song.

- C­êng ®é dßng ®iÖn.

I = I1 + I2+… + In

- HiÖu ®iÖn thÕ.

U = U1= U2 =…=Un

- §iÖn trë t­¬ng ®­¬ng.

 - HÖ thøc gi÷a c­êng ®é dßng ®iÖn vµ ®iÖn trë.

          

4. C«ng thøc ®iÖn trë

5.  C«ng thøc c«ng suÊt ®iÖn.

P = U.I  = I2R = .

6. C«ng cña dßng ®iÖn.

A =P.t =UIt =I2Rt = .

7. §Þnh luËt Jun_Len-X¬.

Q =  I2..R.t      (J).

Q = 0,24.I2.R.t  (cal).

II. Ph­¬ng ph¸p chung gi¶i bµi tËp ®iÖn häc

* Gi¶i bµi tËp to¸n ®iÖn c¬ b¶n gåm c¸c b­íc sau

1. §äc t×m hiÓu vµ tãm t¾t ®Ò bµi.

2. LËp s¬ ®å gi¶i.

3. Tr×nh bµy lêi gi¶i.

4. §¸p sè  ( kÕt luËn).

* trong c¸c b­íc gi¶i to¸n nµy theo t«i th× viÖc lËp s¬ ®å gi¶i lµ b­íc quan träng nhÊt v× nã thÓ hiÖn viÖc häc sinh cã t×m ®­îc lêi gi¶i cho bµi to¸n kh«ng.

* Sau ®©y t«i xin ®­îc tr×nh bµy c¸ch lËp s¬ ®å gi¶i.

Chó thÝch: - §¹i l­îng ®· x¸c ®Þnh ®Æt trong h×nh     

                 - §¹i l­îng ch­a x¸c ®Þnh ®Æt trong h×nh .

 

VD1

 

Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. U = 18V; R1 = 12; R2 = 6; R3 = 12. C¸c ampe kÕ cã ®iÖn trë kh«ng ®¸ng kÓ. T×m sè chØ cña c¸c ampe kÕ A.

- ë ®©y ta thÊy ampe kÕ A ®o dßng ®iÖn cña c¶ m¹ch, A1 ®o dßng ®iÖn qua R1,R2, ampe kÕ A2 ®o dßng ®iÖn qua R3.

- Ta t×m sè chØ ampe kÕ chÝnh lµ x¸c ®Þnh dßng qua c¶ m¹ch ( I ), dùa vµo hiÖu ®iÖn thÕ U=12V. Ta ¸p dông c«ng thøc . VËy ta thÊy Rt® ch­a biÕt ta cÇn ph¶i ®i t×m. Dùa vµo ®Ò bµi ®· cho biÕt gi¸ trÞ c¸c ®iÖn trë vµ s¬ ®å m¹ch ®iÖn ta t×m ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng Rt® =. R3 ®· biÕt  chØ cã R12 lµ yÕu tè cÇn ph¶i t×m. Tõ s¬ ®å m¹ch ®iÖn ta cã R12 = R1 + R2

I

- Sau khi lËp ph­¬ng tr×nh xong ta gi¶i theo s¬ ®å ®· lËp theo c¸c b­íc ng­îc l¹i( Tõ ph¶i sang tr¸i).

 

 

 

VD2:

  §un s«i 4 lÝt n­íc ë 350c b»ng bÕp ®iÖn cã hiÖu suÊt 70% ho¹t ®éng ë møc hiÖu ®iÖn thÕ U = 120V trong thêi gian 2600 gi©y .

        TÝnh ®iÖn trë cña bÕp .

 

 

ë ®©y ta thÊy ®Ò bµi yªu cÇu t×m ®iÖn trë cña bÕp vµ cho biÕt thªm U= 120V lµ cã liªn quan trùc tiÕp ®Ó t×m R nh­ vËy ta ch­a thÓ trùc tiÕp tÝnh ngay R ma ta thÊy ®Ò bµi cã ®­a thªm c¸c ®¹i l­îng liªn quan ®Õn nhiÖt vËy ta liªn t­ëng ®Õn c¸ch tÝnh R b»ng c«ng thøc.  . Trong c«ng thøc nµy th× Qtp lµ ch­a biÕt, vËy vÊn ®Ò b©y giê chuyÓn sang x¸c ®Þnh Qtp lµ nhiÖt táa ra cña bÕp vµ theo ®Ò bµi ra th× ta cã thÓ dïng c«ng tøc sau ®Ó t×m Qtp : . Trong c«ng thøc nµy th× ta thÊy cã hiÖu suÊt cña bÕp ( H ) lµ ®· biÕt cßn Qi lµ nhiÖt cÇn lµm s«i n­íc ( nhiÖt cã Ých) lµ ch­a biÕt vËy b©y giê vÊn ®Ò lµ ta ph¶i ®i t×m Qi vµ theo ®Ò bµi  th× ta cã thÓ dïng c«ng thøc sau ®Ó tÝnh Qi = C.m.(t2 - t1 ) . trong c«ng thøc nµy th× c¸c ®¹i l­îng cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc nh­ C = 4200 J/Kg.k ; m = 4kg ( dùa vµo V = 4 lÝt) : t2 = 1000C v× n­íc lµ s«i. nh­ vËy ®Õn ®©y bµi to¸n ®· ®­¬c gi¶i quyÕt

R                                                                                                                  C                                                             Qi = C.m.(t2 - t1)                                                                                         m                                                                                             t1                                                                                                  t2

+ D­a theo s¬ ®å ®· lËp ta lÇn l­ît t×m:

- NhiÖt cÇn thiÕt lµm s«i n­íc.

- NhiÖt táa ra cña bÕp.

- §iÖn trë cña bÕp.

 

 

TiÕt:                                                        Bµi tËp

a - Môc tiªu:

+ KiÕn thøc: Kh¾c s©u néi dung kiÕn thøc ®iÖn häc trong ch­¬ng tr×nh  lÝ 9.

+ KÜ n¨ng: RÌn kh¶ n¨ng lµm bµi tËp ®iÖn. §Æc biÖt klaf c¸ch sö dông s¬ ®å gi¶i bµi tËp.

+ Th¸i ®é: Ph¸t huy tÝnh tÝch cùc tù gi¸c vµ biÕt phèi kÕt hîp lµm viÖc theo nhãm.

B - ChuÈn bÞ :

-     Gi¸o viÖn: ChuÈn bÞ c¸c bµi tËp mÉu.

-     Häc sinh:  ¤n tËp l¹i n«i dung c¸c hÖ thøc trong ch­¬ng I ®iÖn häc líp 9.

C. TiÕn tr×nh bµi gi¶ng :

I - æn ®Þnh líp:

II - KiÓm tra bµi cò.

+ 1 häc sinh lªn b¶ng viÕt hÖ thøc ®Þnh luËt ¤m

+ 1 häc sinh lªn b¶ng viÕt c«ng thøc ®Þnh luËt Jun _ Len-X¬.

III - Bµi míi.

Ho¹t ®éng 1: Gi¶i bµi tËp 1

Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. U = 12V; R1 = 20; R2 = 5; R3 = 8. X¸c ®Þnh c­êng ®é dßng ®iÖn ®i qua c¸c ®iÖn trë.

A        R3        C         R1       B                                     R2                                                                                                          U

 

- GV: Yªu cÇu häc sinh ®äc t×m hiÓu ®Ò bµi vµ tr×nh bµy tãm t¾t vµo vë. ? C¸c ®iÖn trë m¾c víi nhau theo c¸ch m¾c nµo. + ( R1 // R2) ntR3. ? C­êng ®é I3 ntn so víi I c¶ m¹ch. + I3 = I ? Cã c¸ch nµo ®Ó tÝnh I + . ? TÝnh RAB nh­ thÕ nµo. + RAB= R3 + R12. ? Trong hÖ thøc trªn th× c¸i g× ®· biÕt vµ c¸i g× ch­a biÕt ta ph¶i t×m c¸i ch­a biÕt nh­ thÕ nµo. + R12 ch­a biÕt  vµ tÝnh:  ? Theo §L ¤m th× tÝnh I1 nh­ thÕ nµo. +. ? U1 cã quan hÖ nh­ thÕ nµo víi U2 vµ UCB. +U1 =U2 = UCB. ? UCB cã quan hÖ nh­ thÕ nµo so víi U vµ UAC. + UCB = U - U AC. ? Trong hÖ thøc võa nªu th× c¸i g× ®· biÕt vµ c¸i g× ch­a biÕt vµ t×m nã ntn. + U ®· biÕt vµ UAC ch­a biÕt : UAC = I3 . R3 - Yªu cÇu 1 hs nªu c¸ch t×m I2 + I2 = I3 - I1 - Yªu cµu häc sinh g¶i bµi tËp theo s¬ ®å ®· x¸c ®Þnh. - GV gäi 1 em lªn tr×nh bµy lêi gi¶i trªn b¶ng. - Gäi häc sinh kh¸c nhËn xÐt. - GV l­u ý nh÷ng ®iÓm c¸c em cßn lóng tóng

- Tãm t¾t: U = 12V; R1 = 20; R2 = 5; R3 = 8. I1 =?; I2 = ?; I3 = ?. - ( R1 // R2) ntR3.               U I3 =I                      RAB= R3 + R12    R3               RAB                                   R1      R12                                                                                       R2                        R1 I1                            U1 =U2 = UCB.     UCB = U - U AC      U                       U1                        UCB    UAC  I3 UAC = I3 . R3    R3           I2 = I3 - I1            I3 I2  I1     Gi¶i - §iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña ®oan m¹ch gåm R1 vµ R2 lµ. ADCT : = . - §iÖn trë t­¬ng ®­¬ng ®o¹n AB lµ.  ADCT: RAB= R3 + R12 = 8 + 4 =12 (). - C­êng ®é dßng ®iÖn qua R3 lµ.      I3 = = - HiÖu ®iÖn thÕ ë hai ®Çu AC lµ.      UAC = I3 . R3 = 8.1 = 8() - HiÖu ®iÖn thÕ ë hai ®ÇuCB lµ.      UCB = U - U AC = 12 - 8 = 4 (V). - HiÖu ®iÖn thÕ ë hai ®Çu R1.      U1 = UCB =  4(V). - C­êng ®é dßng ®iªn qua R1.    ADCT: = . - C­êng ®é dßng ®iÖn qua R2. ADCT: I2 = I3 - I1= 1- 0,2 = 0,8 (A).        §S: I1= 0,2(A). I2= 0,8(A). I3= 1(A).

 

 

 

 

Ho¹t ®éng 2: Gi¶i bµi t©p 2

Cho hai ®Ìn §1 (120V - 60W), §2 (120V - 90W) ®­¬c m¾c vµo s¬ ®å sau. BiÕt c¶ hai ®Ìn s¸ng b×nh th­êng. X¸c ®inh ®iªn trë. Cho biÕt UAB = 200V

§1   A     R   C B     §2

 

- GV: Yªu cÇu häc sinh ®äc t×m hiÓu ®Ò bµi vµ lËp s¬ ®å gi¶i theo nhãm. - GV: Gäi ®¹i diÖn nhãm tr×nh bµy s¬ ®å gi¶i. Nhãm kh¸c nhËn xÐt. GV: Tr×nh bµy s¬ ®å gi¶i mÉu cho häc sinh so s¸nh.                   - Gäi ®¹i diÖn 1 häc sinh lªn b¶ng tr×nh bµy lêi gi¶i theo s¬ ®å.

UAC = UAB- UCB     UAB             UAC UCB= U®m1 R                                                                        P®m1  I®m1                                                           I=I®m1 +I®m2   I                                                            U®m1                                                                             P®m2  I®m2            U®m2       Gi¶i. - C­êng ®é ®Þnh møc qua ®Ìn 1. ADCT: = . - C­êng ®é ®Þnh møc qua ®Ìn 2. ADCT: = . - V× ®Ìn s¸ng b×nh th­êng nªn dßng ®iÖn qua m¹ch ®iÖn lµ. ADCT: I = I®m1 +I®m2 =0,5 + 0,75 = 1,25 (A).  - V× ®Ìn s¸ng b×nh th­êng nªn. UCB= U®m1= U®m2 = 120V. - HiÖu ®iÖn thÕ qua hai ®Çu AC lµ. UAC = UAB- UCB= 200 - 120 = 80 (V). - gi¸ trÞ ®iÖn trë R:        = .     §S : R = 64 ()

 

 

Ho¹t ®éng 3: H­íng dÉn lµm bµi tËp 3.

  §un s«i 4 lÝt n­íc ë 350c b»ng bÕp ®iÖn cã hiÖu suÊt 70% ho¹t ®éng ë møc hiÖu ®iÖn thÕ U = 120V trong thêi gian 2600 gi©y .

        TÝnh ®iÖn trë cña bÕp .

 

 

- GV yªu cÇu c¸c nhãm  lËp s¬ ®å gi¶i bµi tËp 3. - HS lËp s¬ ®å gi¶i theo ®¬n vÞ nhãm. - Gi¸o viªn chiÕu s¬ ®å mÉu cho c¸c nhãm chÊm chÐo nhau   - Yªu cÇu c¸c nhãm nªu nhËn xÐt c¸c s¬ ®å mµ nhãm m×nh ®­îc giao chÊm.

R                                                                                                                  C                                                              Qi = C.m.(t2 - t1)                                                                                           m                                                                                             t1                                                                                                  t2

IV- Cñng cè:

- GV nªu nhËn xÐt vµ nhÊn m¹nh c¸ch lËp s¬ ®å gi¶i còng nh­ ý nghÜa cña viÖc l©p s¬ ®å gi¶i trong lµm bµi tËp.

+ S¬ ®å gi¶i chÝnh lµ b­íc t×m lêi gi¶i cho bµi to¸n, nã lµ b­íc lµm nh¸p trong qu¸ tr×nh gi¶i to¸n.

V - H­íng dÉn vÒ nhµ.

- Hoµn thµnh lêi gi¶i bµi tËp 3

- TËp lËp s¬ ®å gi¶i cho c¸c bµi to¸n.

- ¤n tËp l¹i néi dung ®· häc.

 

C - KÕt lu©n.

- Víi chuyªn ®Ò nµy t«i mong cã thÓ gióp c¸c em x¸c ®Þnh ®­îc h­íng gi¶i bµi tËp to¸n vËt lÝ víi d¹ng bµi x¸ ®Þnh ®ai l­îng ch­a biÕt tõ ®¹ l­îng ®· cho. Gióp c¸c em kh«ng cßn lóng tóng khi kh«ng biÕt b¾t ®Çu gi¶i tõ ®©u vµ gióp c¸c em kh«ng bÞ mÊt nhiÒu thêi gian khi gi¶i nh¸p.

Tuy nhiªn kh«ng cã ph­¬ng ph¸p nµo lµ v¹n n¨ng cã thÓ ¸p dông cho tÊt c¶ c¸c bµi to¸n tïy tõng bµi to¸n mµ c¸c b­íc gi¶i sÏ lµ kh¸c nhau. Cho nªn chuyªn ®Ò t«i tr×nh bµy ®©y sÏ cßn rÊt nhiÒu h¹n chÕ mong c¸c quý thÇy c« tham kh¶o vµ bæ sung ý kiÕn ®Ó chuyªn ®Ò ®­îc hoµn chØnh.

        T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n.                                   

                                                                                     Ng­êi viÕt chuyªn ®Ò.