Sáng kiến kinh nghiệm Giải toán Vật lý bằng phương pháp biện luận

 Trường THCS Tân Thành Giải toán bằng phương pháp biện luận
 Lý do chọn đề tài
 Việc dạy học vật lý ở trường phổ thông không cứng nhắc tạo ra những con người chỉ 
biết nắm được những kiến thức có sẵn , nặng về tín hàn lâm mà thiếu hẳn kỷ năng vận 
dụng , khả năng tư duy, sáng tạo , khả năng biện luận các tính chất , các công thức, các 
hiện tượng .... trong việc giải thích các hiện tượng Vật Lý và giải các bài tập Vật lý.
 Thay sách giáo khoa, giảm tải chương trình, thực tế chúng ta thấy chương trình có 
giảm tải nhưng ở phần định tính, phần định lượng không hề có sự giảm tải nào, mà có 
phần cao hơn, cao hơn rất nhiều, minh chứng rõ nhất là qua các ( bộ đề ) kỳ thi khảo sát, 
thi học sinh học sinh giỏi, tuyển sinh các cấp và thi vào các trường đại học cao đẳng.
 Hiện nay ở nước ta đang thực hiện chương trình đổi mới phương pháp dạy học, trong 
đó có môn Vật Lý. Cấp THCS , đối tượng là những học sinh còn nhỏ tuổi , khả năng tư 
duy còn hạn chế , làm thế nào đê rèn luyện cho các em kỷ năng, kỷ xảo phát triển tư duy, 
góp phần hình thành năng lực giải quyết vấn đề . Đổi mới cách dạy, cách ra đề thi, đổi 
mới cách học, cách làm bài tập, thì mới có thể đáp ứng được các yêu cầu thực tế của xã 
hội 
 Bài tập vật lý , gúp học sinh hiểu sâu hơn về hiện tượng vật lý, những quy luật vật lý, 
biết phân tích và vận dụng chúng vào thục tiển. Tuy nhiên . Khi giải các bài toán vật lý 
bậc THCS , dạng trong các bộ đề thi hầu hết các em học sinh thường gặp khó khăn khi 
giải câu cuối hoặc các bài toán mà các dữ kiện bài toán ẩn ( dưới dạng không tường 
minh). Đậy là vấn đề mà bản thân tôi rất tâm đắc, để giải quyết tốt các bài toán này, qua 
nhiều năm trực tiếp làm công tác giảng dạy, tôi thấy tốt nhất là hướng dẫn các em giải 
bằng phương pháp biện luận. Chính vì lẽ đó tôi chọ đề tài:
 Giải toàn vật lý bằng phương pháp biện luận.
Thực ra đề tài này quá rộng lớn, ở đây tôi xin trình bày phần giải toán Điện năng ( công 
và công suất) bằng phương pháp biện luận, đây là dạng toán thường gặp trong các bộ đề 
thi hàng năm của bậc THCS..
 Phương pháp giải toàn nằy giúp cho học sinh mở rộng , hệ thống hoá kiến thức, rèn 
luyện được khả năng tư duy, sáng tạo trong lập luận, kỷ năng vận dụng . Phương pháp 
này sẽ đơn giản hoá việc giải bài toán , rút ngắn thời gian hơn hẳn cách giải thông 
thường. Học sinh dễ nhớ , dễ vận dụng. Với phương pháp này tôi đã dạy cho các em ở 
các khối lớp và thu được kết quả rất tốt , đặc biệt trong các kỳ thi . 
 Dù bản thân đã cố gắng , song phương pháp này chưa thể đáp ứng được hết tất cả các 
dạng bài toán trong chương trình THCS , mà chỉ một khía cạnh nào đó và chắc chắn còn 
có nhiều thiếu sót , rất mong được nhiều ý kiến của quý độc giả. 
 Xin chân thành cảm ơn.
 Năm học 2008 - 2009 1 Trân - đức Viện Trường THCS Tân Thành Giải toán bằng phương pháp biện luận
Phần II. Cơ sở lý luận và cách biện luận cho bài giải.
Trong quá trình giảng dạy Vật Lý 9. Ngoài những kién thức thuộc trọng tâm chương 
trình , tôi thấy có hai câu hỏi ( trước đây là hai bài tập) nhỏ ở phần toán điện một chiều 
mà mỗi thầy cô giáo nhất thiết, cần phải giảng giải , đồng thời làm cho các em thấy được 
vai trò và tầm ảnh hưởng của hai kết luận do hai bài toán mang lại , trong việc ứng dụng 
giải một số bài tập khác bằng phương pháp biện luận. 
I – Biện luận theo tính chất.
A/ Đối với đoạn mạch mắc nối tiếp.
 Bài tập 1. Câu C2 trang 11 sách GKVL 9.
 Hãy chứng minh rằng : Đối với đoạn mạch gồm hai điện trở R1, R2 mắc nối tiếp, 
hiệu điện thế ở hai đầu mỗi điện trỡ tỉ lệ thuận với điện trở đó.
 U R
 1 1
 U 2 R2
Việc chứng minh đẳng thức trên thật đơn giản , Hơn nữa ta có thể mở rộng và khẳng 
định kết quả bài toán lại như sau:
 Trong đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nổi tiềp . Hiệu điện thế giữa hai 
đầu mỗi điện trở tỷ lệ thuận với điện trở đó .
 Tương tự, Bài tập 16-17.3 Trang 23 sách BTVL 9. cũng cho kết luận.
 Q R
 1 1
 Q2 R2
Trong đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp . nhiệt lượng toả ra ở mỗi 
điện trở tỉ lệ thuận với điện trở đó.
 Hai kết luận ( hai tính chất) trên đây có vai trò vô cùng quan trọng trong việc ứng dụng 
giải một số bài toán điện một chiều bằng phương pháp biện luận. Xin dẫn chứng một vài 
bài tập sau:
 Ví dụ 1. cho mạch điện như hình vẽ, H1, đèn Đ1( 6V – 6W ),Đèn Đ2 (6V – 3W ) 
mắc nối tiếp với nhau. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là 12V.
 Đ
 a) Có nhận xét gì về độ sáng của hai đèn. 1 Đ2
 b) Để hai đèn sáng bình thường. Ta phải 
 mắc thêm 1 điện trở. Hãy vẽ cách măc và ( H.1)
 tìm giá rtị của điện trở đó.
 Bài giải . 
 2 2 2
 U1 6 U 2
 - Vì diện trở Đ1 . R1 = = 6  , điện trở Đ2 . R2 = 12 .
 P1 6 P2
a) Hai đèn có cùng U, nhưng có công suất khác nhau, nên điện trở của đèn có công suất 
bé hơn sẽ lớn hơn. Nên khi mắc nối tiếp với nhau, đèn có điện trở lớn hơn sẽ có hiệu điện 
thế ở hai đầu lớn hơn. R2 .> 2R1 . U2 > 2U1 mà U1 + U2 =12V ( không đổi). 
 Kết quả đèn Đ2 quá sáng ( có thể cháy), đèn Đ1 sáng tối vì không đủ U định mức.
b)Để hai đèn sáng bình thường, nhất thiết hai đèn phải đạt đúng hiệu điện thế định mức 
6V. muốn vậy ta phỉa giảm U hai đầu Đ2 và tăng hiệu điện thế hai đầu Đ1 bằng cách mắc 
song song với đèn Đ2 một điẹn trở Rx, Ta có cách mắc như hình vẽ. H2
 Năm học 2008 - 2009 3 Trân - đức Viện Trường THCS Tân Thành Giải toán bằng phương pháp biện luận
 P1 RCAB 5R 5 5.PCAB 5.15
 P1 = = 25W
 PCAB R1 3R 3 3 3
 Bài toán 1. (kết hợp) Cho một ngồn điện 9V(không đổi), một bóng đèn Đ (6V – 3W), 
một biến trở con chạy Rx có điện trở lớn nhất 15  . Hãy vẽ các sơ đồ mạch điện có thể 
có để đèn sáng bình thường . Xác định vị trí con chạy và điện trở của biến trở Rx tham 
gia vào mạch điện.
 Lời giải: 
 Ta biết đèn (6V – 3W) có điện trở khi sáng bình thường là 12  . Khi đèn sáng 
bình thường hiệu điện thế hai đầu đền phải đạt 6V, trong khi đó nguồn điện 9V là không 
đổi, vậy còn một phần hiệu điện thế nữa biển trở phải ngánh. Do đó ta suy ra có hai sơ đồ 
làm thoả mản điều kiện bài toán.
Sơ đồ 1. Mắc nối tiếp, H4. A B C D
 Vì : UAB + Ubc = 9V
 RX
 Nên Ubc = 9V – 6V = 3V. ( H. 4 )
 Mặt khác , trong đoạn mạch mắc nối tiếp hiệu điện thể ở hai đầu mỗi điện trở tỉ lệ thuận 
với điện trở của chúng . Nên giá trị của biến trở tham gia vào mạch điện là.
 U D RD 6V 12
 RX = 6  . 
 U R
 X X 3V RR
Sơ đồ 2. Mắc rẽ.H5.
 C
 Lập luận như trên . Nếu đèn sáng bình thường A B
 Thì UAB = 6V UBC = 3V.
 Mà hiệu điện thế luôn tỉ lệ thuận với điện trở 
 Có nghĩa là điện trở tương đương RAB = 2 RBC ( H. 5 )
 Ta biết điện trở lớn nhất của biến trở là 15  . Điện trở của đèn là 12  . Vậy con chạy 
phải ở vị trí sao cho Phần AB = 12  .kết hợp với Rđ =12  , cho điện trở RAB =6  , phần 
còn lại của biến trở đoạn BC = 3  .
 Bài toán 2. Có 3 bóng đèn : Đ1(6V- 6W), Đ2(6V- 3.6W) và Đ3(6V- 2.4W).
 a) Tính điện trở và cường độ định mức của mỗi đèn.
 b) Phải mắc các bóng đèn nói trên như thế nào vào hiện điện thế U = 12V, để cả ba 
 đèn đều sáng bình thường. Giải thích.
 Lời giải: Câu a), bằng cách tính thông thường ta được . 
 - Đ1 : I1 =1A, R1 = 6  .
 - Đ2 : I2 =0.6A, R2 = 10  .
 - Đ3 : I3 =0.4A, R3 = 15  .
 Câu b). Ta lập luận như sau.
- Để các đèn sáng bình thường . thì hiệu điện thế hai đầu mỗi đèn phải đạt giá trị 
định mức , tức phải bằng 6V. Do đó sơ đồ mắc Đ
có dạng , một bóng mắc nối tiếp với hai bóng 2
kia mắc rẽ với nhau. Đ1
- Mặt khác, Công suất Đ1 bằng tổng công suất , 
 Đ3
của hai đèn Đ3 và Đ2. Điện trở tương đương 
của hai đèn Đ3 và Đ2 phải bằng điện trở Đ1.
- Vậy để 3 đèn sáng bình thương ta mắc theo sơ đồ bên. H6 
 Năm học 2008 - 2009 5 Trân - đức Viện Trường THCS Tân Thành Giải toán bằng phương pháp biện luận
 1) Hỏi chỉ số của am pe kế, vôn kế tăng hay giảm.
 2) Tính giá trin của bién trở( phần tham gia vào mạch điện)
Bài giải: 
 2
a/ Ta tính đựơc ngay Rđ = U /P = 10  .
b/ Ta tính .
 -Rt đ ( toàn mạch) = U/ I = 12V/ 0.5A = 24  .
 -UV = Uđ = I. Rđ = 0.5. 10 = 5V ( chỉ số vôn kế chỉ hiệu điện thế thựccủa đèn).
 - Công suất tiêu thụ của đèn. Pđ = Uđ.I = 5.0.5 = 2.5W. ( đèn sáng yếu)
c/ Biện luận.
 - Để đèn sáng bình thường thì U hai đầu đèn phải đạt Uđ định mức, tức là bằng 
 6V, trong khi đó U nguồn không đổi 12V . có nghã là UBT của biến trở cũng 
 phải bằng 6V. Hiệu điện thế trong mạch mắc nối tiếp , thì tỉ lệ thuận với điện 
 trở, nên phần tham gia vào mạch điện có giá trị bằng 6  .
 - Hiệu điện thế nguồn không đổi , Tăng Uđ thì UBT giảm . Rđ không đổi, RBT phải 
 giảm, nên điện trở toàn mạch giảm, chỉ số am pe kế, vôn kế đều tăng. 
Bài toán . 2: Cho mạch điện như hình vẽ
 A B R0
U = 12V ; R0 =1  .
R1 = 6  ; R3 = 4  . R2 là biến trở.
 R1
 a) Hỏi R2 phải bằng bao nhiêu để R3
công suất trên R2 là lớn nhất.
Tính công suất này.
 c) R2 bằng bao nhiêu để công suất của R2
 đoạn mạch AB là lớn nhất. ( H. 8 )
Bài giải. a). Tước hết ta tìm công suất P2.
 R1.R2 6.R2 168 34.R2
 - Điện trở toàn mạch. R = R0 R1 6 1 .
 R1 R2 6 R2 6 R2
 - Gọi I là cường độ mạch chính ta có: 
 U I.R UR
 R1.RR2 2 1 1
 U I Nên I 2 . .
 2 R R R R R R 
 R1 R2 2 1 2 1 2
 2 2
 2 R2 .(72) 72
 - Từ đó: Công suất P2 = R2 I 2 2 .
 (168 34R2 ) 168 
 34 R 
 2 
 R2 
Công suất trên điện trở R2 lớn nhất khi mẫu số biểu thức trên nhỏ nhất, mẫu số trên nhỏ 
 168 5.722
nhất , khi R2 = 4,82... = 5  . Và công suất P2mat = 0.23 W.
 34 (168 34.5) 2
 c) Trong toàn đoạn mạch có hai điện trở đó là R0 và R3 mắc nối tiếp nên R0 + R3 = 5  .
 Hai điện trở này mắc mắc nối tiếp với đoạn mạch rẽ( có một nhánh là R2) . Ta biết công 
 suất thì tỉ lệ với điện trở, Vậy muốn đoạn mạch AB có công suất lớn nhất thì điện trở 
 đoạn mạch rẽ nhất thiết phải bằng tông điện trở của hai địện trở kia, tức là bằng 5  .
 Vì R2 mắc rẽ nên ta có:
 Năm học 2008 - 2009 7 Trân - đức Viện