HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT BÀI TẬP KHTN 9 – PHÂN MÔN VẬT LÝ
Chào các em học sinh Lớp 9! Chương trình Khoa học tự nhiên 9 (SGK mới) phân môn Vật lý tập trung rất mạnh vào hai chủ đề trọng tâm trong đề thi vào lớp 10: Điện học và Quang học. Để đạt điểm tối đa, các em không chỉ cần nhớ công thức mà phải biết cách trình bày bài giải tự luận một cách mạch lạc, chuẩn xác từng bước. Dưới đây là bài hướng dẫn chi tiết do thầy/cô biên soạn giúp các em dễ dàng ôn tập và trình bày bài làm đạt điểm tuyệt đối.
CHỦ ĐỀ 1: ĐIỆN HỌC – DẠNG BÀI TẬP MẠCH ĐIỆN HỖN HỢP VÀ CÔNG SUẤT
1. Phương pháp giải chuẩn xác
- Bước 1: Phân tích cấu trúc mạch điện (đoạn nào nối tiếp, đoạn nào song song).
- Bước 2: Tính điện trở tương đương của từng cụm rồi tính điện trở toàn mạch.
- Bước 3: Áp dụng Địnḥ luật Ohm I = U / R để tìm cường độ dòng điện hoặc hiệu điện thế thành phần.
- Bước 4: Tính công suất tiêu thụ P = U.I = I^2.R hoặc nhiệt lượng tỏa ra Q = I^2.R.t (đổi t sang giây).
2. Bài tập mẫu điển hình (Đề thi vào 10)
Cho mạch điện có sơ đồ như sau: Điện trở R1 = 4 ohm nối tiếp với cụm (R2 song song R3). Biết R2 = 6 ohm, R3 = 12 ohm. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế U = 12V không đổi.
a) Tính điện trở tương đương của toàn đoạn mạch.
b) Tính cường độ dòng điện chạy qua từng điện trở.
c) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch trong thời gian 10 phút.
3. Lời giải chi tiết từng bước
Cấu trúc mạch điện: R1 nối tiếp (R2 song song R3)
a) Tính điện trở tương đương của toàn đoạn mạch:
Điện trở tương đương của cụm R2 song song R3 là:
R23 = (R2 * R3) / (R2 + R3) = (6 * 12) / (6 + 12) = 72 / 18 = 4 ohm.
Điện trở tương đương của toàn đoạn mạch là:
Rtd = R1 + R23 = 4 + 4 = 8 ohm.
Đáp số câu a: Rtd = 8 ohm.
b) Tính cường độ dòng điện qua từng điện trở:
Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính là:
I = U / Rtd = 12 / 8 = 1,5 A.
Vì R1 nối tiếp với cụm R23 nên cường độ dòng điện qua R1 là:
I1 = I = 1,5 A.
Hiệu điện thế giữa hai đầu cụm R23 là:
U23 = I * R23 = 1,5 * 4 = 6 V.
Vì R2 song song R3 nên U2 = U3 = U23 = 6 V.
Cường độ dòng điện qua điện trở R2 là:
I2 = U2 / R2 = 6 / 6 = 1 A.
Cường độ dòng điện qua điện trở R3 là:
I3 = U3 / R3 = 6 / 12 = 0,5 A.
Đáp số câu b: I1 = 1,5 A; I2 = 1 A; I3 = 0,5 A.
c) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch trong 10 phút:
Đổi thời gian: t = 10 phút = 10 * 60 = 600 giây.
Nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch là:
Q = I^2 * Rtd * t = (1,5)^2 * 8 * 600 = 2,25 * 8 * 600 = 10800 Joule (J) = 10,8 kJ.
Đáp số câu c: Q = 10800 J.
CHỦ ĐỀ 2: QUANG HỌC – BÀI TẬP TẠO ẢNH QUA THẤU KÍNH HỘI TỤ
1. Phương pháp giải chuẩn xác
- Bước 1: Vẽ hình đúng tỷ lệ (trục chính, quang tâm O, tiêu điểm F và F’, vật sáng AB, tia tới song song và tia tới qua O).
- Bước 2: Xác định tính chất ảnh (ảnh thật hay ảnh ảo, ngược chiều hay cùng chiều, lớn hơn hay nhỏ hơn vật).
- Bước 3: Sử dụng các cặp tam giác đồng dạng để lập hệ thức hình học và tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính (d’), chiều cao của ảnh (h’).
2. Bài tập mẫu điển hình (Đề thi vào 10)
Một vật sáng AB có dạng đoạn thẳng đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 12 cm. Điểm A nằm trên trục chính, cách thấu kính một khoảng d = 18 cm. Biết vật AB cao h = 2 cm.
a) Dựng ảnh A’B’ của vật AB qua thấu kính (không bắt buộc đúng tỷ lệ tuyệt đối nhưng phải đúng bản chất).
b) Tính khoảng cách từ ảnh A’B’ đến thấu kính và chiều cao của ảnh A’B’.
3. Lời giải chi tiết từng bước
a) Dựng ảnh A’B’:
Từ B dựng tia tới BI song song với trục chính, cho tia ló đi qua tiêu điểm F’.
Từ B dựng tia tới BO đi qua quang tâm O, cho tia ló tiếp tục truyền thẳng.
Hai tia ló cắt nhau tại B’. Từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính tại A’. Ta được A’B’ là ảnh thật của AB.
b) Tính khoảng cách d’ từ ảnh đến thấu kính và chiều cao h’ của ảnh:
Xét tam giác OAB đồng dạng với tam giác OA’B’ (góc O chung, góc A = góc A’ = 90 độ):
Ta có tỷ số: A’B’ / AB = OA’ / OA hay h’ / h = d’ / d (Công thức 1)
Xét tam giác F’OI đồng dạng với tam giác F’A’B’ (góc F’ đối đỉnh, góc O = góc A’ = 90 độ):
Ta có tỷ số: A meB’ / OI = F’A’ / F’O
Mà OI = AB và F’A’ = OA’ – OF’ = d’ – f. Do đó:
A’B’ / AB = (d’ – f) / f hay h’ / h = (d’ – f) / f (Công thức 2)
Từ (Công thức 1) và (Công thức 2) ta có:
d’ / d = (d’ – f) / f
Thay số: d = 18 cm, f = 12 cm vào phương trình trên:
d’ / 18 = (d’ – 12) / 12
Suy ra: 12 * d’ = 18 * (d’ – 12)
12 * d’ = 18 * d’ – 216
6 * d’ = 216
d’ = 36 cm.
Thay d’ = 36 cm vào (Công thức 1) để tìm h’:
h’ / 2 = 36 / 18
h’ / 2 = 2
h’ = 4 cm.
Kết luận: Ảnh A’B’ là ảnh thật, ngược chiều với vật, cách thấu kính 36 cm và cao 4 cm.
LỜI KHUYÊN TỪ GIÁO VIÊN ĐỂ ĐẠT ĐIỂM TỐI ĐA
- Luôn ghi rõ đơn vị trong từng bước tính toán (A, V, ohm, J, cm).
- Bài tập Quang học bắt buộc phải lập luận tam giác đồng dạng trước khi áp dụng công thức tỉ lệ. Không nên dùng trực tiếp công thức thấu kính 1/f = 1/d + 1/d’ nếu chưa được phép trong đáp án chính thức của sở GD&DT địa phương.
- Đổi đơn vị thời gian sang giây (s) khi tính điện năng tiêu thụ và nhiệt lượng theo đơn vị Joule.