Báo cáo nghiên cứu khoa học: "Sử dụng bài tập thí nghiệm xác định điện trở của mạch điện một chiều nhằm phát triển tư duy của học sinh"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

236
lượt xem 57
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tuyển tập các báo cáo nghiên cứu khoa học hay nhất của trường đại học vinh năm 2008 tác giả: 9. Nguyễn Đình Thước, Sử dụng bài tập thí nghiệm xác định điện trở của mạch điện một chiều nhằm phát triển tư duy của học sinh. Bài tập thì nghiệm về vật lý là một phương tiện dạy học có hiệu quả.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học: "Sử dụng bài tập thí nghiệm xác định điện trở của mạch điện một chiều nhằm phát triển tư duy của học sinh"

Báo cáo nghiên cứu khoa học: "Sử dụng bài tập thí nghiệm xác định điện trở của mạch điện một chiều nhằm phát triển tư duy của học sinh"
Sö DôNG B I TËP THÝ NGHIÖM X¸C §ÞNH..., TR. 70-74 NguyÔn §×nh Th−íc Sö DôNG BµI TËP THÝ NGHIÖM X¸C §ÞNH §IÖN TRë cña M¹CH §IÖN MéT CHIÒU NH»M PH¸T TRIÓN T¦ DUY CñA HäC SINH NguyÔn §×nh Th−íc (a) Tãm t¾t. Bµi tËp thÝ nghiÖm vÒ vËt lý lµ mét ph−¬ng tiÖn d¹y häc cã hiÖu qu¶ ®Ó båi d−ìng t− duy häc sinh. Trong thùc tiÔn d¹y häc lo¹i bµi tËp nµy cßn ®−îc sö dông rÊt h¹n chÕ. Trong bµi b¸o nµy chóng t«i ph©n tÝch qu¸ tr×nh ph¸t triÓn mét bµi tËp thÝ nghiÖm quen thuéc (®o ®iÖn trë b»ng v«n kÕ vµ ampe kÕ) theo môc ®Ých d¹y häc nh»m ph¸t triÓn t− duy häc sinh. 1. Bµi tËp thÝ nghiÖm trong d¹y häc vËt lý Môc ®Ých c¬ b¶n ®Æt ra cho häc sinh khi gi¶i c¸c bµi tËp vËt lý lµ hiÓu s©u s¾c c¸c quy luËt vËt lý, biÕt ph©n tÝch chóng vµ øng dông chóng vµo thùc tiÔn cña cuéc sèng. Trong c¸c lo¹i bµi tËp vËt lý th× bµi tËp thÝ nghiÖm cã nhiÒu lîi thÕ thùc hiÖn c¶ ba mÆt gi¸o d−ìng, gi¸o dôc vµ gi¸o dôc kü thuËt tæng hîp. Gi¶i bµi tËp thÝ nghiÖm gióp häc sinh rÌn luyÖn tÝnh ®éc lËp vµ tÝnh tÝch cùc ®Æc biÖt râ rÖt trong ho¹t ®éng häc tËp. Nh÷ng d÷ kiÖn dïng cho viÖc gi¶i c¸c bµi tËp thÝ nghiÖm lµ kÕt qu¶ thu ®−îc tõ thÝ nghiÖm b»ng con ®−êng ®o l−êng nh÷ng ®¹i l−îng vËt lý, quan s¸t hiÖn t−îng vËt lý trong qu¸ tr×nh tiÕn hµnh c¸c thÝ nghiÖm. §Ó t×m ®−îc c©u tr¶ lêi häc sinh cÇn ph¶i vËn dông nh÷ng kiÕn thøc vËt lý ®· biÕt, tõ viÖc ph©n tÝch c¸c biÓu thøc, häc sinh ph¶i hiÓu râ nh÷ng ®iÒu kiÖn nµo lµ cÇn thiÕt ®Ó gi¶i bµi tËp; thiÕt kÕ s¬ ®å vµ l¾p r¸p thÝ nghiÖm, tiÕn hµnh nh÷ng phÐp ®o cÇn thiÕt. KÕt qu¶ cña lêi gi¶i cã thÓ lµ kÕt qu¶ cña nh÷ng phÐp ®o trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp. Sau khi cã kÕt qu¶ cña c¸c phÐp ®o häc sinh ph¶i biÕt tÝnh to¸n xö lý sai sè ®Ó lùa chän kÕt qu¶. ¦u ®iÓm cña bµi tËp thÝ nghiÖm so víi c¸c bµi tËp tÝnh to¸n tr−íc hÕt lµ ë chç kh«ng thÓ gi¶i chóng mét c¸ch h×nh thøc khi kh«ng biÕt ®Çy ®ñ qu¸ tr×nh vËt lý mµ bµi tËp ®Ò cËp ®Õn. Ho¹t ®éng gi¶i bµi tËp thÝ nghiÖm lu«n g©y ®−îc høng thó lín ®èi víi häc sinh, l«i cuèn ®−îc sù chó ý cña häc sinh vµo c¸c vÊn ®Ò bµi tËp yªu cÇu, ph¸t huy tÝnh tÝch cùc t×m tßi, kh¸m ph¸ vµ s¸ng t¹o. Nh÷ng sè liÖu khëi ®Çu vÒ mÆt lý thuyÕt cña bµi to¸n sÏ ®−îc kiÓm tra tÝnh ®óng ®¾n th«ng qua c¸c kÕt qu¶ thu ®−îc b»ng con ®−êng thùc nghiÖm. Cã thÓ gi¶i bµi tËp thÝ nghiÖm chØ dïng thiÕt bÞ rÊt th«ng th−êng, ®¬n gi¶n, bÒ ngoµi cã vÎ kÐm hiÖu lùc trong viÖc g©y høng thó cho häc sinh, song nÕu biÕt khai th¸c l¹i cã ý nghÜa to lín trong viÖc ph¸t triÓn t− duy s¸ng t¹o cña ng−êi häc nh− Ka- pi-xa ®· tõng nãi “thiÕt bÞ d¹y häc cµng ®¬n gi¶n cµng cã t¸c dông trong viÖc ph¸t huy n¨ng lùc s¸ng t¹o cña ng−êi häc”. 2. Bµi tËp thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®iÖn trë cña m¹ch ®iÖn mét chiÒu 2.1. C¬ së lý thuyÕt cña ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®iÖn trë b»ng v«n kÕ vµ ampe kÕ NhËn bµi ngµy 14/7/2008. Söa ch÷a xong 08/12/2008. 70
T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVII, sè 4a-2008 tr−êng §¹i häc Vinh X¸c ®Þnh ®iÖn trë ch−a biÕt RX, sö dông ®Þnh luËt ¤m: U Rx = V , (1) Rx Rx IA IR, IR, A UV vµ IA lµ sè chØ A A IV IV cña v«n kÕ vµ ampe kÕ. Ta cã thÓ m¾c V V v«n kÕ vµ ampe kÕ vµo m¹ch ®iÖn theo I mét trong hai s¬ ®å K K I trªn h×nh 1 vµ h×nh H×nh 1 H×nh 2 2. Sö dông s¬ ®å h×nh 1. X¸c ®Þnh RX theo ®Þnh luËt ¤m sÏ cã sai sè phô thuéc ¶nh h−ëng cña ®iÖn trë v«n kÕ bëi v× I = IR + IV . (2) Khi ng¾t v«n kÕ khái m¹ch mµ kim cña ampe kÕ kh«ng thay ®æi ta sö dông s¬ ®å h×nh 1 vµ c«ng thøc (1). NÕu khi ng¾t v«n kÕ khái m¹ch vµ kim cña ampe kÕ thay ®æi th× cÇn ph¶i tÝnh ®Õn ®iÖn trë cña v«n kÕ RV. Trong tr−êng hîp nµy RV >> RX. Th«ng th−êng ®iÖn trë cña v«n kÕ ®−îc ghi trªn ®ång hå. NÕu kh«ng cã th«ng tin vÒ ®iÖn trë cña v«n kÕ th× ph¶i x¸c ®Þnh ®iÖn trë v«n kÕ RV. Theo h×nh 3, ®Ó biÕt dßng ®iÖn I1 vµ hiÖu ®iÖn thÕ U1 cña m¹ch ®iÖn ta cã: U RV = 1 . (3) A V I1 Tõ (1), (2), (3) ta thu ®−îc: UV UV . (4) Rx = = • UV UV K IA − IA − I1 RV U1 H×nh 3 Sö dông s¬ ®å h×nh 2. Trong tr−êng hîp Rx >> RA, (RA lµ ®iÖn trë cña ampe kÕ, cã thÓ kh«ng cÇn tÝnh ®Õn ®iÖn trë cña v«n kÕ) m¾c m¹ch ®iÖn theo h×nh 2, khi ®ã RX ®−îc tÝnh theo c«ng thøc (1). Muèn biÕt RX >> RA hay kh«ng th× chØ cÇn ng¾t ampe kÕ khái s¬ ®å. NÕu kim cña v«n kÕ thay ®æi chØ sè ta cÇn tÝnh ®Õn ®iÖn trë cña ampe kÕ. NÕu kh«ng cã th«ng tin vÒ ®iÖn trë cña ampe kÕ, chóng ta ph¶i m¾c m¹ch ®iÖn theo s¬ ®å h×nh 4 ®Ó x¸c ®Þnh ®iÖn trë cña ampe kÕ. Sè chØ cña ampe kÕ vµ v«n kÕ cho biÕt I1 vµ U1 ta cã A U RA = 1 . (5) I1 V Trë l¹i sö dông s¬ ®å h×nh 2 theo chØ sè míi cña ampe kÕ I2 vµ v«n kÕ U2; theo ®Þnh luËt ¤m: U RA + Rx = 1 . (6) K I1 R H×nh 4 Tõ biÓu thøc (5), (6) ta cã: 71
Sö DôNG B I TËP THÝ NGHIÖM X¸C §ÞNH..., TR. 70-74 NguyÔn §×nh Th−íc U2 U U − RA = 2 − 1 . (7) Rx = I2 I2 I1 UR E VËy U 1 = I1 R 1 = R V . Suy ra R V = 1 . R + RV E − U1 2.2. Mét sè bµi tËp thÝ nghiÖm Bµi tËp 1. X¸c ®Þnh ®iÖn trë RX. Cho mét v«n kÕ vµ ®iÖn trë mÉu R, nguån ®iÖn, biÕn trë cã con ch¹y vµ d©y nèi cÇn thiÕt cã ®iÖn trë kh«ng ®¸ng kÓ. - C¬ së lý thuyÕt. Trong ®o¹n m¹ch Rx R ghÐp nèi tiÕp hiÖu ®iÖn thÕ tû lÖ thuËn víi U R ®iÖn trë 1 = x . V V U2 R - C¸ch tiÕn hµnh. Bè trÝ m¹ch ®iÖn theo s¬ ®å h×nh 5 • • Víi ®iÒu kiÖn K H×nh 5 RV >> Rx vµ RV >> R (7) LÇn l−ît dïng v«n kÕ ®o hiÖu R Rx ®iÖn thÕ U1 ë hai ®Çu RX vµ U2 V V ë hai ®Çu ®iÖn trë mÉu. U Ta cã RX = R 1 . U2 K • NÕu ®iÒu kiÖn (7) kh«ng tho¶ m·n, cÇn ph¶i tÝnh ®Õn H×nh 6a H×nh 6b ®iÖn trë v«n kÕ RV. M¾c v«n kÕ vµo hai cùc cña nguån ®iÖn, thõa nhËn sè chØ cña v«n kÕ lµ suÊt ®iÖn ®éng E cña nguån. M¾c v«n kÕ theo s¬ E ®å h×nh 6a; ¸p dông ®Þnh luËt ¤m cho m¹ch nµy ta cã U 1 = I1 R V = R V . VËy R +RV UR . BiÕt ®−îc ®iÖn trë cña v«n kÕ, sö dông s¬ ®å h×nh 6b ®Ó x¸c ®Þnh RX. Ta RV = 1 E − U1 R (E − U 2 ) E cã U 2 = I 2 R V = R V . VËy R x = V . U2 Rx +RV Bµi tËp 2. X¸c ®Þnh ®iÖn trë RX. Cho mét ampe kÕ vµ ®iÖn trë mÉu R, nguån ®iÖn vµ d©y nèi cÇn thiÕt cã ®iÖn trë kh«ng ®¸ng kÓ. - C¬ së lý thuyÕt. C−êng ®é dßng ®iÖn trong mçi m¹ch nh¸nh tû lÖ nghÞch víi ®iÖn trë m¹ch nh¸nh I1 R Rx . = A I2 R X R - C¸ch tiÕn hµnh: A + Ph−¬ng ¸n 1: Cã thÓ m¾c ampe kÕ vµo m¹ch ®iÖn theo s¬ ®å h×nh 7; Dïng ampe kÕ lÇn l−ît ®o c−êng ®é dßng ®iÖn I1 qua H×nh 7 72
T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVII, sè 4a-2008 tr−êng §¹i häc Vinh I2 Rx vµ I2 ®i qua ®iÖn trë mÉu R. Tõ ®ã tÝnh ®−îc: R x = R . Ph−¬ng ¸n nµy ®−îc thùc I1 hiÖn víi ®iÒu kiÖn ®iÖn trë cña ampe kÕ RA B l1 D l2 ρI 2 . Tõ ®ã rót ra I2 I1 R = I 2 S R x I1 • =. (11) K H×nh 11 R I2 73
Sö DôNG B I TËP THÝ NGHIÖM X¸C §ÞNH..., TR. 70-74 NguyÔn §×nh Th−íc §iÖn trë mÉu ®· biÕt nªn ta chØ ®iÒu chØnh ®iÓm nèi D ®Ó ®iÖn kÕ chØ I = 0 sau ®ã ®o ®é dµi l1, l2 thay vµo biÓu thøc (11) ®Ó tÝnh RX. §ã chÝnh lµ ph−¬ng ph¸p "cÇu d©y" ph−¬ng ph¸p ®−îc sö dông réng r·i trong kü thuËt. 3. KÕt luËn §Þnh luËt ¤m cã néi dung ®¬n gi¶n nh−ng khi vËn dông gi¶i quyÕt mét vÊn ®Ò thùc tiÔn l¹i kh¸ phøc t¹p. §Ó cã ®−îc n¨ng lùc vËn dông ®Þnh luËt ¤m gi¶i quyÕt mét vÊn ®Ò cô thÓ trong thùc tiÔn th× viÖc sö dông bµi tËp thÝ nghiÖm lµ hiÖu qu¶ nhÊt. C¸c bµi tËp thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®iÖn trë cña m¹ch ®iÖn mét chiÒu víi gi¶ thiÕt dông cô cho kh¸c nhau, häc sinh ph¶i thiÕt kÕ ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm ®Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ®iÖn trë víi ®é chÝnh x¸c lín nhÊt. Häc sinh ph¸t hiÖn ®iÖn trë cña dông cô ®o lµ t¸c nh©n ¶nh h−ëng ®Õn kÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®iÖn trë cña m¹ch ®iÖn. Sau khi x¸c ®Þnh gi¸n tiÕp ®iÖn trë ch−a biÕt RX, gi¸o viªn yªu cÇu häc sinh kiÓm tra kÕt qu¶ trªn trùc tiÕp b»ng ®ång hå ®o ®iÖn ®a n¨ng. HiÖn nay ë tr−êng phæ th«ng ®−îc trang bÞ ®ång hå ®o ®iÖn ®a n¨ng hiÖn sè lµ dông cô ®o ®iÖn hiÖn ®¹i, hiÓn thÞ kÕt qu¶ ®o víi 4 ch÷ sè tõ 0000 ®Õn 1999 nhê c¸c tinh thÓ láng. §ång hå lo¹i nµy cã nhiÒu chøc n¨ng: ®o hiÖu ®iÖn thÕ mét chiÒu vµ xoay chiÒu, ®o c−êng ®é dßng ®iÖn mét chiÒu vµ xoay chiÒu, ®o ®iÖn trë.... ViÖc gi¶i bµi tËp thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®iÖn trë dïng ampe kÕ, v«n kÕ mang ý nghÜa ph¸t triÓn t− duy, ®ßi hái häc sinh lµm viÖc s¸ng t¹ä. Sö dông c¸c bµi tËp thÝ nghiÖm, ph¸t hiÖn ra nh÷ng quy luËt míi mµ trong s¸ch gi¸o khoa kh«ng tr×nh bµy ®ã chÝnh lµ nh÷ng ho¹t ®éng s¸ng t¹o cña häc sinh. T I LIÖU THAM KH¶O [1] NguyÔn §øc Th©m (Chñ biªn), Ph−¬ng ph¸p d¹y häc vËt lý ë tr−êng phæ th«ng, NXB §HSP, 2002. [2] Vò Quang (Tæng Chñ biªn), VËt lÝ 9, NXB GD, 2006. [3] L−¬ng Duyªn B×nh (Tæng Chñ biªn), VËt lÝ 11, NXB GD, 2007. [4] NguyÔn ThÕ Kh«i (Tæng Chñ biªn), VËt lÝ 11 N©ng cao, NXB GD, 2007. SUMMARY TO USE EXPERIMENTAL EXERCISES ABOUT MEASURING THE RESISTOR OF DERECT CURRENT - ELECRICAL CICUIT IN ORDER TO impruve THINGKING FOR PUPILS Experimental exercises of physics are being effected means for improving thingking of pupils. But in teaching practice, experimental exercises of physics is used very limited. In this paper, we analyse process of development the habitual experimental exercise (to measure the resistor by the amperemeter and the voltmeter) in order to improve thingking for pupils. (a) Khoa Sau ®¹i häc, tr−êng ®¹i häc Vinh. 74