Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu các biện pháp, quy trình khai thác và sử dụng PTNN có hiệu quả trong dạy học phần Điện từ học Vật lý 11 nâng cao.
Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu các PTNN và vai trò của chúng đối với việc nâng cao hiệu quả dạy học vật lý
Nghiên cứu mối quan hệ giữa nội dung dạy học, PPDH tích cực và PTNN Nghiên cứu việc khai thác các PTNN trong dạy học vật lý
Nghiên cứu các biện pháp, quy trình nhằm sử dụng có hiệu quả PTNN trong dạy học vật lý
Nghiên cứu nội dung, kiến thức và kỹ năng cần đạt được trong phần Điện từ học là rất quan trọng Đề xuất các biện pháp kết hợp giữa kho tư liệu và phương pháp dạy học nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh Áp dụng kết quả nghiên cứu này vào việc thiết kế một số bài dạy vật lý cụ thể theo chương trình sách giáo khoa vật lý trung học phổ thông.
Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT để đánh giá tính khả thi của đề tài và rút ra kết luận.
Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Khách thể: quá trình dạy học vật lý ở nhà trường phổ thông Đối tượng: nội dung, PPDH vật lý THPT, PTNN
Phạm vi nghiên cứu: nội dung phần Điện từ học SGK Vật lý 11 nâng cao THPT.
Giả thuyết khoa học
Khai thác và phối hợp sử dụng phương tiện dạy học một cách hợp lý sẽ tăng cường hứng thú học tập và phát huy tính tích cực của học sinh, từ đó nâng cao hiệu quả trong quá trình học tập môn vật lý.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu cơ sở lí luận tâm lí học, giáo dục học, lí luận dạy học hiện đại, các luận văn khoa học, đề tài nghiên cứu khoa học
Để phát triển tư duy vật lý và áp dụng các phương pháp dạy học tích cực, bạn nên tham khảo sách báo, tạp chí chuyên ngành cũng như khai thác thông tin từ internet và đĩa CD-Rom.
Nghiên cứu các sách viết về phương tiện trực quan, PTNN, nội dung SGK vật lý, một số thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng…
Phương pháp thực tiễn được áp dụng để điều tra việc sử dụng phương pháp giáo dục hiện nay tại Trường THPT Chúng tôi đã sử dụng phiếu thăm dò đối với học sinh nhằm tìm hiểu quan điểm và thái độ của các em về việc áp dụng các phương pháp này trong quá trình học tập.
* Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Thực hiện thí nghiệm có đối chứng nhằm đánh giá hiệu quả của việc khai thác và kết hợp phương pháp dạy học mới trong việc nâng cao hoạt động học tập nhận thức của học sinh.
+ Dạy TN một số bài dạy học trong phần Điện từ học Vật lý 11 nâng cao
+ Kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS
*Phương pháp thống kê toán học
Sử dụng phương pháp thống kê mô tả, thống kê kiểm định để trình bày kết quả thực nghiệm sư phạm
7 Cấu trúc của đề tài
Chương 1: Những cơ sở của việc khai thác và sử dụng phương tiện nghe nhìn vào dạy học vật lý
Chương 2: Nghiên cứu việc khai thác và sử dụng phương tiện nghe nhìn để tổ chức dạy học có hiệu quả phần Điện từ học Vật lý 11 nâng cao
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
Cấu trúc khóa luận
Cơ sở lý luận dạy học
CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG PHƯƠNG TIỆN
NGHE NHÌN VÀO DẠY HỌC VẬT LÝ 1.1 Cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn khi khai thác và sử dụng phương tiện nghe nhìn
1.1.1 Cơ sở tâm lý học
Con người nhận thức thế giới bên ngoài thông qua hai hệ thống tín hiệu Hệ thống tín hiệu đầu tiên bao gồm cảm nhận từ các giác quan như nghe, nhìn và cảm xúc, cung cấp thông tin về thế giới khách quan Hệ thống tín hiệu thứ hai là ngôn ngữ, nơi thông tin thực tiễn được trừu tượng hóa Hệ thống tín hiệu đầu tiên là nền tảng cho hệ thống tín hiệu thứ hai, vì không thể hiểu và mô tả một khái niệm hay hiện tượng bằng ngôn ngữ nếu thiếu những biểu tượng ban đầu.
Khi bắt đầu học, người học cần thử thách các giác quan để tạo ra hình ảnh và cảm nhận riêng, từ đó kích thích bộ nhớ và hình thành mối liên hệ với kiến thức mới Sự gia tăng kích thích giác quan giúp cải thiện khả năng tiếp nhận và phát triển trí nhớ Ví dụ, hình ảnh mạnh mẽ từ thiên tai có thể gợi nhớ đến sự lan truyền sóng khi ném đá xuống hồ Người dạy nên sử dụng nghệ thuật tác động đến giác quan, khơi dậy những kinh nghiệm đã qua của người học để tăng cường hiệu quả học tập.
Theo tâm lý học, vật chất tác động lên giác quan và não bộ, từ đó phát triển năng lực nhận thức và tư duy của học sinh Thực hành không chỉ tăng cường hứng thú nhận thức mà còn tạo ra các tình huống để phát triển tư duy Để thực hiện điều này, phương tiện học tập hiện đại cung cấp hình ảnh sinh động, âm thanh, màu sắc và thí nghiệm mô phỏng, giúp học sinh quan sát những đối tượng mà trong thực tế khó có thể tiếp cận Những yếu tố này thu hút sự chú ý và sự say mê của người học, đặc biệt với những đối tượng quá lớn, quá nhỏ, quá xa hoặc trong điều kiện nguy hiểm mà không thể quan sát trực tiếp.
HS cần được tạo động lực và điều kiện để phát triển tư duy khoa học thông qua các phương pháp dạy học hiện đại Việc nghe, nhìn và thực hành dưới sự hướng dẫn của giáo viên giúp HS hình thành kỹ năng và kỹ xảo Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin khiến HS e dè trong việc sử dụng các phương pháp dạy học hiện đại, như máy tính và các công cụ thí nghiệm Để khắc phục tâm lý này, phương pháp dạy học mới không chỉ nâng cao hiệu quả giảng dạy mà còn giúp giáo viên hướng dẫn HS cách sử dụng máy móc và thực hiện các thao tác cơ bản, từ đó tăng cường sự tự tin của HS trong việc khai thác và sử dụng công nghệ Điều này không chỉ đáp ứng yêu cầu năng lực của con người trong xã hội hiện đại mà còn tạo nền tảng cho quá trình tự học và học suốt đời.
Từ góc độ tâm lý học, con người tiếp nhận thông tin qua năm giác quan: cảm giác, tri giác, thính giác, vị giác và khứu giác Trước đây, trong giảng dạy, chỉ có thính giác được sử dụng, dẫn đến việc truyền đạt kiến thức chủ yếu qua lời nói, trong khi các giác quan khác chưa được khai thác Điều này khiến cho tiềm năng học tập chưa được phát huy tối đa, vì thông tin được tiếp nhận chậm và theo thứ tự từ ngữ Thống kê cho thấy, nếu chỉ đọc, người học chỉ nhớ được 10%; chỉ nghe thì khả năng tiếp thu đạt 20%; cả nghe và nhìn có thể đạt 50%; và nếu được trình bày, khả năng nhớ có thể lên đến 70% Đặc biệt, khi kết hợp nghe, đọc, nghiên cứu và tự trình bày, mức độ nhớ có thể đạt tới 90% Điều này khẳng định sự cần thiết phải áp dụng các phương pháp dạy học mới vào giảng bài.
Học tập trong môi trường có phương pháp giáo dục đổi mới (PTNN) tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh tiếp cận công nghệ, kích thích tối đa giác quan và khắc sâu kiến thức Điều này không chỉ giúp học sinh say mê môn học mà còn rèn luyện kỹ năng và kỹ xảo cần thiết Mục tiêu cuối cùng là phát triển nhân cách của một con người lao động tự chủ, năng động và sáng tạo, từ việc học để làm, đến mong muốn làm và tồn tại phát triển.
1.1.2 Cơ sở lý luận dạy học
Con đường nhận thức bao gồm việc chuyển từ “trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng” và ngược lại, cho thấy tính trực quan là quy luật trong quá trình nhận thức khoa học Để học sinh hiểu bài một cách chính xác, việc dạy học cần bắt đầu từ quan sát trực tiếp các hiện tượng Tuy nhiên, trong những trường hợp học sinh không thể quan sát trực tiếp, việc sử dụng phương tiện trực quan như phương tiện dạy học là cần thiết.
Công nghệ dạy học là khoa học về giáo dục, xác lập nguyên tắc và điều kiện thuận lợi cho quá trình dạy học, đồng thời xác định phương pháp và phương tiện hiệu quả để đạt mục tiêu dạy học, tiết kiệm sức lực cho thầy và trò Trong bối cảnh bùng nổ công nghệ thông tin, giáo dục không chỉ cần hiện đại hóa nội dung mà còn phải đổi mới hình thức truyền thụ tri thức Chiến lược dạy học mới khuyến khích học sinh tham gia chủ động vào quá trình học, dưới sự hướng dẫn của giáo viên, nhằm phát triển tư duy và hình thành nhân cách lao động xã hội mới Điều này đặt ra yêu cầu đổi mới mục đích, nội dung và phương pháp dạy học, kéo theo sự cần thiết phải cải cách công nghệ dạy học Công nghệ hóa quá trình dạy học, đặc biệt là phương tiện truyền thông mới, đóng vai trò quan trọng, cung cấp môi trường học tập hiện đại và tích cực với tính tương tác đa chiều, giúp học sinh rèn luyện và phát triển kỹ năng.
- Tương tác hai chiều giữa GV–HS
- Tương tác hai chiều giữa GV – PTDH
- Tương tác hai chiều giữa HS – PTDH
- Tương tác hai chiều giữa HS – HS.
Phương tiện nghe nhìn mang xu hướng của phương tiện dạy học hiện đại
1.2.1 Định nghĩa phương tiện nghe nhìn và phân loại phương tiện nghe nhìn trong dạy học
*Định nghĩa phương tiện nghe nhìn
PTNN là các phương tiện dạy học đa dạng, cung cấp thông tin qua âm thanh (ngôn ngữ) hoặc hình ảnh (động hoặc tĩnh), hoặc kết hợp cả hai Những phương tiện nghe nhìn này có khả năng tác động mạnh mẽ đến người học thông qua các kênh hình ảnh và âm thanh.
*Phân loại: Được chia làm 2 khối
Khối mang thông tin bao gồm các công cụ dạy học chứa đựng thông tin với từng chức năng riêng biệt, như phim học tập, phim đèn chiếu, đĩa CD và VCD.
Khối chuyển tải thông tin là thiết bị cung cấp nguồn tin cho các giác quan của học sinh dưới dạng âm thanh, hình ảnh hoặc cả hai Các thiết bị này bao gồm máy vi tính, máy chiếu, đèn chiếu, tivi LCD, đầu video, đầu đĩa CD/VCD/DVD, máy cassette, camera, điện thoại di động, máy chiếu phim và đèn chiếu slide.
1.2.2 Chức năng của phương tiện nghe nhìn trong dạy học
PTNN là công cụ truyền thông hiệu quả, cung cấp thông tin chính xác và dễ hiểu, vượt trội hơn so với phương pháp giảng giải bằng lời Một hình ảnh có thể truyền tải thông điệp mạnh mẽ hơn hàng nghìn câu chữ, đặc biệt trong việc mô tả các hiện tượng như từ trường hay điện trường Ngoài chức năng cung cấp thông tin, PTNN còn cho phép lưu trữ, phân loại, sửa đổi và tìm kiếm thông tin dưới dạng hình ảnh và âm thanh, bao gồm văn bản, biểu bảng, đồ thị, phim ảnh và âm nhạc Hiện nay, nguồn cung cấp thông tin dạy học từ PTNN chủ yếu đến từ ba nguồn: CD-ROM (DVD-Rom), mạng internet và truyền hình.
Tăng cường tính trực quan trong phương pháp dạy học giúp học sinh dễ dàng tiếp cận và hiểu rõ các ý tưởng bài học Phương pháp này tạo điều kiện cho việc nghiên cứu bề ngoài của đối tượng và các tính chất có thể cảm nhận trực tiếp, từ đó cụ thể hóa những khái niệm trừu tượng và đơn giản hóa các thiết bị phức tạp Sự tác động mạnh mẽ lên nhiều cơ quan cảm giác giúp học sinh hình dung rõ ràng các sự vật, hiện tượng, từ đó nâng cao khả năng ghi nhớ lâu hơn.
Các phương tiện truyền thông hiện đại có khả năng sử dụng màu sắc phù hợp với các sự kiện và hiện tượng, giúp làm nổi bật các chi tiết quan trọng Sự kết hợp đồng bộ giữa âm thanh và hình ảnh không chỉ thu hút sự chú ý của học sinh mà còn nâng cao hứng thú và lòng tin của họ vào khoa học.
Kích thích hứng thú và hỗ trợ tư duy của học sinh thông qua việc sử dụng tranh, hình ảnh sinh động, video về các hiện tượng và thí nghiệm vật lý Các slide được chuẩn bị kỹ lưỡng theo yêu cầu sư phạm và thẩm mỹ giúp thu hút sự chú ý của học sinh Điều này không chỉ làm cho giờ học trở nên thoải mái hơn mà còn khuyến khích học sinh khám phá và tìm tòi tri thức mới Nhờ đó, môn học trở nên hấp dẫn, gợi mở niềm đam mê và tạo động lực cho người học.
Hình ảnh có khả năng truyền tải thông điệp mạnh mẽ hơn hàng ngàn từ ngữ, vì vậy việc nắm bắt và hiểu đúng ý nghĩa mà người sáng tạo muốn truyền đạt không phải là điều dễ dàng Điều này đòi hỏi sự chú ý và cảm nhận sâu sắc từ người tiếp nhận.
Học sinh cần tư duy, suy nghĩ và đặt câu hỏi để khám phá những điều cần nghiên cứu Phương pháp dạy học tích cực không chỉ hỗ trợ việc rèn luyện các thao tác tư duy mà còn phát triển các kỹ năng như so sánh, cụ thể hóa, trừu tượng hóa và khái quát hóa.
Để tăng cường sự tương tác giữa người dạy, bài học và người học, cần khai thác mối quan hệ giữa giáo viên và phương pháp dạy học Hoạt động dạy học chính là điều kiện cần thiết để tạo ra sự tương tác, vì không có hoạt động thì không thể có sự giao tiếp hiệu quả Phương pháp dạy học ngữ nghĩa đóng vai trò như cầu nối, chuyển đổi thông tin từ giáo viên đến học sinh, giúp gợi mở những vấn đề liên quan đến nội dung bài học Đồng thời, nó cũng là công cụ hỗ trợ giáo viên trong việc truyền tải thông tin, giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách trực quan và dễ hiểu, dưới sự hướng dẫn của người dạy.
PTNN giúp tiết kiệm thời gian giảng dạy của giáo viên bằng cách sử dụng hình ảnh trực quan để trình bày các hiện tượng và sự vật Học sinh chỉ cần quan sát và áp dụng tư duy trừu tượng để tự rút ra kết luận, giảm thiểu sự cần thiết phải diễn giải từ giáo viên.
PTNN (Phương pháp dạy học mới) nâng cao sự tham gia của học sinh bằng cách sử dụng video và phần mềm thí nghiệm mô phỏng Giáo viên có thể dừng lại ở những đoạn cụ thể để đặt câu hỏi, khuyến khích học sinh tư duy, suy luận và dự đoán kết quả cũng như tiến trình xảy ra Qua đó, học sinh luôn được khuyến khích tham gia vào các hoạt động tương tác giữa học sinh với nhau và giữa giáo viên với học sinh.
Thứ năm, việc áp dụng phương tiện hỗ trợ trong phương pháp dạy học tích cực là một yếu tố quan trọng trong việc đổi mới giáo dục Đổi mới phương pháp dạy và học hiện nay nhằm nâng cao chất lượng học tập, đáp ứng nhu cầu phát triển của xã hội Mục tiêu cuối cùng của quá trình này là cải thiện hiệu quả giáo dục và khuyến khích sự tham gia tích cực của học sinh.
HS đạt hiệu quả cao trong giờ học khi tích cực hóa hoạt động nhận thức, thúc đẩy sự tham gia sôi nổi vào học tập PTNN hỗ trợ GV truyền đạt thông tin trong các tình huống khó khăn như nguy hiểm, thiết bị đắt tiền, hoặc quá trình diễn ra quá nhanh/chậm Điều này tạo ra những tình huống dạy học hấp dẫn, thu hút sự chú ý của HS qua phương pháp học tập nêu vấn đề Ngoài ra, còn nhiều phương pháp học tập khác như thực nghiệm và mô hình cũng cần được áp dụng.
Internet cung cấp một nguồn thông tin vô hạn, cho phép học sinh tham gia vào các dạng bài tập đa dạng Điều này không chỉ thúc đẩy việc trao đổi kiến thức mà còn phát huy tinh thần học tập theo nhóm và theo góc, giúp học sinh phát triển kỹ năng hợp tác và tư duy sáng tạo.
Tóm lại, PTNN được sử dụng như một phương tiện hiện đại, công cụ hữu ích cho các phương pháp học tập tích cực
1.2.3 Các xu hướng sử dụng phương tiện nghe nhìn làm phương tiện dạy học
- Xu hướng sử dụng đa phương tiện truyền thống:
Dạy học vật lý
1.3.1 Hệ thống kiến thức vật lý phổ thông cơ bản
1.3.1.1 Định nghĩa kiến thức vật lý
Kiến thức vật lý là sự phản ánh trong tâm trí con người về các đặc điểm và mối quan hệ quy luật của các hiện tượng vật lý Nó cũng thể hiện cách mà con người nhận thức và áp dụng những đặc điểm cùng mối liên hệ này Kiến thức vật lý có thể được phân loại thành ba nhóm chính.
Kiến thức về hiện tượng vật lý bao gồm hiểu biết về các tính chất và mối liên hệ giữa các sự vật, hiện tượng vật lý Nó cũng đề cập đến các đại lượng, định luật và thuyết vật lý, giúp giải thích và mô tả thế giới xung quanh chúng ta.
Kiến thức về ứng dụng vật lý là việc áp dụng các định luật và lý thuyết vật lý vào thực tiễn sản xuất và đời sống Nó bao gồm việc tạo ra các dụng cụ, thiết bị, máy móc, cũng như phát triển các quy trình công nghệ khác nhau.
Kiến thức về phương pháp nhận thức trong vật lý học bao gồm các phương pháp khoa học như phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình Những kiến thức này được hình thành trong quá trình dạy học, liên quan chặt chẽ đến việc xây dựng các khái niệm, đại lượng, định luật, thuyết vật lý và các ứng dụng thực tiễn của vật lý.
Sơ đồ 1.1: Sơ đồ liên hệ giữa các kiến thức vật lý:
1.3.1.2 Đặc điểm nội dung và sự hình thành các kiến thức vật lý phổ thông cơ bản
Kiến thức Định nghĩa Con đường hình thành
Các giai đoạn hình thành Khái niệm vật lý là kết quả của những quá trình trừu tượng hóa khái quát hóa
-Hình thành khái niệm thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hóa thực
- Quan sát hiện tượng vật lý, sau đó bằng những câu hỏi định hướng hợp lý, GV
Khái niệm vật lý mà trong đó diễn ra sự phản ánh những dấu hiệu chung bản chất của các đối tượng, hiện tượng vật lý nghiệm
- Thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hóa lý thuyết
- Khảo sát hiện tượng bằng các mô hình hướng dẫn HS phát hiện những dấu hiệu chung, bản chất của sự vật, hiện tượng
- Kiểm tra lại kết quả nhận thức đó trong quan sát, thực nghiệm
Định luật vật lý là mối liên hệ khách quan giữa các thuộc tính của đối tượng, quá trình và trạng thái, được mô tả qua các đại lượng vật lý trong những điều kiện xác định Những định luật này thể hiện sự ổn định và khả năng lặp lại khi các điều kiện tương tự xuất hiện.
- Đạt tới định luật thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hóa thực nghiệm
- Đạt tới định luật thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hóa lý thuyết
- Đạt tới định luật xuất phát từ những mệnh đề lý thuyết
Quan sát là một phương pháp quan trọng để thu thập dữ liệu thực nghiệm, bao gồm việc quan sát các thí nghiệm và hiện tượng tự nhiên Ngoài ra, nó cũng giúp khai thác những hiểu biết và kinh nghiệm mà học sinh đã tích lũy từ trước.
- Khái quát hóa những kết quả quan sát được làm nổi bật cái chung, bản chất của những sự vật, hiện tượng cụ thể khác nhau
- Nêu ra giả thuyết mới sao cho khi HS phát biểu đúng giả thuyết thì giải thích được hiện tượng
- Kiểm tra sự đúng đắn của giả thuyết (kiểm tra trực tiếp hoặc kiểm tra bằng phương pháp toán học, suy luận logic)
- Vận dụng định luật vào thực tiễn để HS có thể ghi nhớ và sử dụng lâu dài định luật vật lý
Thuyết vật lý là tập hợp kiến thức vật lý nhằm giải thích, tiên đoán và ứng dụng các hiện tượng trong một lĩnh vực cụ thể, dựa trên việc thừa nhận một hoặc nhiều luận đề cơ bản.
Thực tiễn → nêu vấn đề →nêu định luật→ nêu ra thuyết→phát biểu hệ quả →ứng dụng vào thực tiễn
Thuyết được hình thành từ việc học sinh quan sát các thí nghiệm cơ bản và yêu cầu giải thích hiện tượng dựa trên kiến thức hiện có Khi gặp bế tắc trong việc giải thích, điều này tạo ra nhu cầu cần thiết phải xây dựng một thuyết mới.
Xây dựng hạt nhân của thuyết cần nêu rõ những điều cơ bản và định tính, sau đó bổ sung và hoàn thiện Thuyết mới phải dựa trên cơ sở thực nghiệm và vận dụng các hạt nhân để suy ra các hệ quả cho giai đoạn tiếp theo.
- Vận dụng hạt nhân của thuyết vật lý: để tăng thêm sự tin tưởng của HS vào sự đúng đắn của thuyết Ứng dụng công nghệ vật lý
Kiến thức về ứng dụng công nghệ vật lý bao gồm hiểu biết về các dụng cụ, thiết bị và máy móc được sử dụng trong sản xuất và đời sống Những ứng dụng này tuân theo các định luật và nguyên lý vật lý, đảm bảo nguyên tắc cấu tạo và hoạt động hiệu quả.
Con đường thứ nhất: trên cơ sở đã có sẵn ứng dụng kỹ thuật,
HS nghiên cứu cấu tạo và giải thích nguyên tắc hoạt động của chúng trên cơ sở các định luật vật lý
Dựa trên định luật, nguyên lý vật lý …
HS đưa ra các phương án thiết bị nhằm giải quyết một yêu cầu kỹ thuật nào đó
Theo con đường thứ nhất: Quan sát thiết bị
→nghiên cứu cấu tạo để đưa ra mô hình→sử dụng mô hình, dựa trên các lý thuyết vật lý giải thích nguyên tắc hoạt động của thiết bị
Con đường thứ hai bao gồm việc ôn tập lý thuyết vật lý liên quan, sau đó giáo viên giao nhiệm vụ thiết kế thiết bị cho học sinh Giáo viên sẽ hướng dẫn học sinh trong việc đề xuất dự án thiết kế thiết bị, nhằm giúp các em áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn.
→ đưa ra mô hình tương ứng để kiểm tra→bổ sung hoàn thiện mô hình
Các kiến thức vật lý ở phổ thông chủ yếu được hình thành qua thực nghiệm, vì vậy giáo viên vật lý cần tăng cường sử dụng thí nghiệm và các phương tiện trực quan trong quá trình giảng dạy Việc này không chỉ cung cấp thông tin mà còn kích thích hứng thú, khuyến khích tính tích cực, tự giác và sáng tạo của học sinh trong học tập bộ môn.
1.3.2 Dạy học thí nghiệm, thực hành vật lý
1.3.2.1 Đại cương về thí nghiệm vật lý
Thí nghiệm vật lý là một phương pháp dạy học hiệu quả, kết hợp sự tương tác giữa giáo viên và học sinh trong quá trình giảng dạy Phương pháp này không chỉ giúp truyền đạt tri thức một cách hiệu quả mà còn rèn luyện kỹ năng và kỹ xảo cho học sinh, nâng cao chất lượng học tập.
HS qua con đường thực nghiệm
Thí nghiệm vật lý đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực và nhận thức khoa học cho học sinh Qua việc tự thực hiện và khám phá các thí nghiệm, học sinh không chỉ rèn luyện tính cẩn thận và kiên trì mà còn xây dựng nền tảng cho phẩm chất của một nhà khoa học tương lai Việc quan sát trực tiếp các hiện tượng và tự tay lắp ráp, đo đạc giúp học sinh làm quen với các dụng cụ thí nghiệm, từ đó nâng cao khả năng thực hành và tư duy khoa học.
Thí nghiệm vật lý trong trường phổ thông được thực hiện dưới nhiều hình thức khác nhau, giúp giáo viên (GV) giới thiệu vấn đề nghiên cứu, khảo sát, hoặc minh họa các hiện tượng, định luật, quy tắc vật lý Học sinh (HS) thực hiện thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của GV để khám phá hiện tượng, làm quen với dụng cụ thiết bị, và củng cố kiến thức Do đó, thí nghiệm vật lý đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ các phương pháp giảng dạy khác nhau, tùy thuộc vào mục đích và hình thức dạy học của GV.
Nếu dựa vào hoạt động của GV và của HS, người ta có thể phân thí nghiệm vật lý thành các loại sau:
Hoạt động của GV: Thí nghiệm biểu diễn
Hoạt động của HS: Thí nghiệm trực diện, thực hành vật lý, thí nghiệm ngoài giờ lên lớp, các bài toán thí nghiệm
1.3.2.2 Đại cương về thí nghiệm thực hành vật lý
Nội dung kiến thức, kĩ năng cần rèn luyện trong phần điện từ học
Chuẩn kiến thức kĩ năng quy định trong chương trình [1]
Chương Kiến thức cần đạt được Kĩ năng cần rèn luyện
Từ tường tồn tại ở các vị trí xung quanh thanh nam châm và có tính chất hút các vật liệu từ tính Đặc điểm của đường sức từ của thanh nam châm thẳng là chúng xuất phát từ cực Bắc và kết thúc tại cực Nam, tạo thành các đường cong kín Đối với nam châm chữ U, đường sức từ cũng tương tự, nhưng chúng có hình dạng đặc trưng hơn, giúp tăng cường sức hút từ và cải thiện hiệu suất từ trường.
U, của dòng điện thẳng dài, của ống dây có dòng điện chạy qua
-Phát biểu được định nghĩa và nêu được
Vẽ đường sức từ giúp biểu diễn từ trường của thanh nam châm thẳng, dòng điện thẳng dài, ống dây có dòng điện chạy qua và từ trường đều Những đường sức từ này không chỉ thể hiện hướng và độ mạnh của từ trường mà còn giúp hiểu rõ hơn về các hiện tượng từ tính trong thực tế.
-Xác định được độ lớn, phương, chiều của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường gây bởi
Từ trường phương, chiều của cảm ứng từ tại một điểm của từ trường Nêu được đơn vị đo cảm ứng từ
Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường do dòng điện thẳng dài vô hạn tạo ra có thể tính bằng công thức B = (μ₀ * I) / (2 * π * r), trong đó B là cảm ứng từ, μ₀ là độ từ thẩm của chân không, I là dòng điện và r là khoảng cách từ dòng điện đến điểm cần tính Tại tâm của dòng điện tròn, cảm ứng từ được tính bằng công thức B = (μ₀ * I) / (2 * R), với R là bán kính của dòng điện tròn Đối với ống dây có dòng điện chạy qua, cảm ứng từ tại một điểm trong ống dây được xác định bằng công thức B = μ₀ * n * I, trong đó n là số vòng dây trên đơn vị chiều dài.
-Viết công thức tính lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua đặt trong từ tường đều
Lực Lorentz là lực tác động lên một điện tích chuyển động trong từ trường, và công thức tính lực từ được biểu diễn bằng F = q(v × B), trong đó F là lực Lorentz, q là điện tích, v là vận tốc của điện tích và B là từ trường Đối với dòng điện thẳng dài, lực từ tại một điểm xung quanh dòng điện được tính bằng công thức F = I * L × B, với I là dòng điện và L là chiều dài của dòng điện Tại tâm của dòng điện tròn, lực từ cũng có thể được xác định, trong khi tại một điểm trong ống dây có dòng điện chạy qua, lực từ được tính dựa trên mật độ dòng điện và số vòng dây.
-Xác định được vectơ lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường đều
Để xác định độ lớn và chiều của momen lực tác động lên khung dây dẫn hình chữ nhật có dòng điện, cần xem xét vị trí của khung trong từ trường đều Đồng thời, việc xác định độ lớn, phương và chiều của lực Lorentz tác động lên điện tích q chuyển động với vận tốc v trong mặt phẳng vuông góc với các đường sức từ cũng là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu lực từ.
-Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ
-Viết được công thức tính từ thông qua một diện tích và nêu được đơn vị đo từ thông Nêu được các cách
-Tiến hành được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ
-Vận dụng được công thức = BScos
-Vận dụng được hệ thức suất điện động cảm ứng
Cảm ứng điện từ làm biến đổi
-Phát biểu được định luật Fa-ra-day về cảm ứng điện từ và định luật Len- xơ về chiều dòng điện cảm ứng
-Viết được hệ thức e ec t
-Nêu được dòng điện Fu- cô là gì, tác dụng có lợi và cách hạn chế tác dụng bất lợi của dòng điện Fu-cô
- Nêu được hiện tượng tự cảm là gì
-Nêu được độ tự cảm là gì và đơn vị đo độ tự cảm
-Nêu được tự trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua và mọi từ trường đều mang năng lượng
-Viết được công thức tính năng lượng của từ tường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua
Chiều của dòng điện cảm ứng được xác định theo định luật Len-xơ và quy tắc bàn tay phải Bên cạnh đó, suất điện động tự cảm trong ống dây có thể được tính toán khi cường độ dòng điện chạy qua nó thay đổi theo thời gian.
-Tính được năng lượng từ trường trong ống dây.
Xây dựng kho tư liệu về phương tiện nghe nhìn trong dạy học vật lý
Kho tư liệu phong phú là yếu tố then chốt trong việc khai thác và sử dụng phương pháp dạy học tự nhiên (PTNN) Việc xây dựng kho tư liệu hỗ trợ dạy học, đặc biệt trong chương Từ trường và Cảm ứng điện từ, sẽ giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy và học tập.
Bước 1: Căn cứ vào nội dung bài học SGK
Xác định trọng tâm kiến thức của bài học
Diễn biến tiến trình của bài học
Xác định những tư liệu gì cần có cho từng phần của bài học
Bước 2: Tiến hành thu thập tư liệu
Bước 3: Tiến hành biên tập tư liệu, sắp xếp, lựa chọn các câu hỏi phù hợp đi kèm
2.2.2 Xây dựng kho tư liệu về hình ảnh
Bước 1: Tiến hành thu thập hình ảnh để đưa vào kho sau khi đã nghiên cứu nội dung chương trình SGK
Nguồn khai thác hình ảnh cho việc giảng dạy vật lý có thể được lấy từ nhiều nguồn khác nhau như hình ảnh tĩnh, các hình vẽ trên đĩa CD-ROM, VCD, và trên Internet Ngoài ra, các phần mềm giảng dạy vật lý như Physics Simulations cũng cung cấp hình ảnh trực quan mô tả dụng cụ thí nghiệm và các hiện tượng vật lý, giúp người học dễ dàng hiểu và tiếp cận kiến thức.
Cách 1: Chụp màn hình và đưa vào Microsoft Word, Microsoft Power Point để chỉnh sửa trước khi đưa vào kho:
- Chạy chương trình và hiện lên màn hình cần chụp
- Nhấn nút Print Screen (cạnh nút F12) (hoặc Alt+Print Screen để chụp riêng cửa sổ hiện hành)
- Vào các chương trìnhMicrosoft Power Point nhấn phím Ctrl+V (paste)
- Có thể cắt viền ngoài các hình ảnh bằng chức năng Crop như sau:
Click phải chuột vào hình ảnh, chọn Show Picture Toolbar
Chọn chức năng Crop (biểu tượng )
Dùng chuột dịch chuyển các điểm nút trên ảnh vào bên trong để cắt
Để nâng cao chất lượng hình ảnh sau khi chụp, bạn nên sử dụng một chương trình xử lý ảnh Sau khi chụp, hãy dán hình vào phần mềm để thực hiện các chỉnh sửa như điều chỉnh kích thước, cắt viền và thay đổi các chi tiết cần thiết.
- Sau đó, lưu lại ảnh bằng cách nhấp phải chuột chọn Save as picture, chọn thư mục chứa hình ảnh sẽ lưu, đặt tên cho hình ảnh mới
Cách 2: Kích chuột vào Insert/Picture/From file/ vào ổ đĩa CD-Rom lựa chọn tranh, hình vẽ cần tìm rồi đưa vào lưu trữ trong kho
Bước 2: Tiến hành chỉnh sửa hình ảnh và sắp xếp chúng theo thứ tự của từng bài viết, đảm bảo phù hợp với các phần trong bài để việc lưu trữ trở nên thuận tiện hơn.
Bước 3: Chọn phần mềm Violet (có thể tải tại www.bachkim.vn) làm công cụ lưu trữ Sau khi chạy chương trình, vào menu Nội dung và chọn Thêm đề mục Một màn hình nhập liệu sẽ xuất hiện, nơi bạn cần gõ tên Chủ đề, tên Mục và Tiêu đề màn hình Sau đó, nhấn nút “Tiếp tục” và click vào nút “Ảnh, phim” để chọn ảnh cần đưa vào kho và nhấn đồng ý.
Bước 4: Chỉnh sửa, thêm vào các hiệu ứng cho hình ảnh nếu muốn Đồng thời, lựa chọn những câu hỏi gợi ý được đặt ra cho hình ảnh của bạn
Hình 2.1: Màn hình khi đã nhập hình ảnh và văn bản
Sau khi hoàn tất, nhấn “Đồng ý”
2.2.3 Xây dựng kho tư liệu về video thí nghiệm và video thí nghiệm mô phỏng
Bước 1: Tiến hành lựa chọn video cần thiết để đưa vào kho sau khi đã nghiên cứu nội dung chương trình SGK
Khai thác nguồn tài liệu cho việc giảng dạy vật lý có thể thực hiện thông qua video thí nghiệm và mô phỏng có sẵn trên các đĩa CD-ROM, VCD, hoặc trên Internet Ngoài ra, các phần mềm giảng dạy vật lý như "Physics Simulations" và "Bộ thí nghiệm vật lý chứng minh dành cho phổ thông Trung học" cung cấp hình ảnh trực quan giúp mô tả dụng cụ thí nghiệm và hiện tượng vật lý một cách sinh động, hỗ trợ hiệu quả cho quá trình học tập.
Dùng phần mềm quay phim màn hình Camtasia Studio (tải từ địa chỉ http://camtasia-studio.en.softonic.com/ ).Sau đó, lưu trữ vào trong máy
Bước 2: Tiến hành biên tập video, sắp xếp chúng theo thứ tự từng bài, đảm bảo phù hợp với các phần trong bài viết để việc lưu trữ vào kho tư liệu trở nên thuận tiện hơn.
Bước 3: Chạy chương trình Violet và vào menu Nội dung, sau đó chọn Thêm đề mục Nhập tên Chủ đề, Mục và Tiêu đề màn hình, rồi nhấn “Tiếp tục” Tiếp theo, click vào nút “Ảnh, phim” để chọn video từ kho và nhấn “Đồng ý”.
Bước 4: Tiến hành chỉnh sửa và bổ sung hiệu ứng xuất hiện cho video theo nhu cầu Đồng thời, hãy lựa chọn và thêm các câu hỏi gợi ý cho video của bạn bằng cách nhấn vào.
“Văn bản” Sau khi hoàn tất, nhấn “Đồng ý”
2.2.4 Xây dựng kho tư liệu về bài tập vận dụng cơ bản
Xác định các kĩ năng cần rèn luyện qua bài học
Xác định dạng bài tập vận dụng theo từng kĩ năng
Lựa chọn bài tập để đưa vàokho, sắp xếp thứ tự theo từng bài
Cuối bài phân loại theo tính chất, cần xây dựng các bài tập nhỏ bao gồm bài tập định tính và bài tập định lượng Các bài tập này được trình bày dưới ba dạng chính: bài tập tự luận, bài tập trắc nghiệm và bài tập điền khuyết.
Một số biện pháp sử dụng kết hợp kho tư liệu và phương tiện nghe nhìn
2.3.1 Hỗ trợ xây dựng tiến trình bài học với mục đích nghiên cứu tài liệu mới
2.3.1.1 Xây dựng tình huống mở bài có vấn đề để gây sự chú ý cho học sinh
Mục đích: thu hút sự chú ý, gợi mở trí tò mò cho HS nhằm lôi cuốn HS tìm hiểu vấn đề mới trong bài học
Yêu cầu: Vấn đề đặt ra phù hợp với nội dung SGK, trình độ, tư chất của HS
Trong kho tư liệu, chúng ta có thể sử dụng hình ảnh, video thí nghiệm và các phương tiện nội dung tương thích để mở đầu cho bài học mới, nhằm làm nổi bật mối quan hệ giữa các hiện tượng và tính chất của sự kiện, đồng thời nhấn mạnh tính bất thường và những nghịch lý trái ngược với quan niệm sẵn có của học sinh.
Sử dụng hình ảnh và hệ thống câu hỏi đi kèm kết hợp với phương pháp học tập tích cực như PPDH nêu vấn đề và phương pháp khắc phục sai lầm mang lại hiệu quả cao trong dạy học, giúp khắc sâu kiến thức cho học sinh Việc lựa chọn tư liệu hình ảnh và câu hỏi gợi ý theo thứ tự và tên bài học, sau đó đưa vào bài giảng điện tử để trình chiếu bằng máy vi tính, máy chiếu đa phương tiện hoặc in ra tờ phóng để sử dụng trên máy chiếu qua đầu là rất cần thiết.
Học sinh thường nghĩ rằng để có dòng điện trong vật dẫn, cần phải kết nối vật dẫn với nguồn điện tạo thành một mạch kín Dựa trên quan niệm này, giáo viên đã trình bày hình ảnh về một vòng dây nối với kim điện kế để minh họa.
GV: Xét vòng dây và nam châm đứng yên Trong mạch điện có dòng điện xuất hiện không? Vì sao?
HS: Chắc chắn không Vì mạch điện này không có nguồn điện
Hình 2.2: Nam châm và vòng dây đứng yên
GV: Khi ta cho nam châm chuyển động lại phía vòng dây thì hiện tượng gì xảy ra?
HS: Kim điện kế bị lệch, chứng tỏ trong vòng dây xuất hiện dòng điện Lúc này, HS sẽ bất ngờ với kết quả thí nghiệm
Hình 2.3: Vòng dây chuyển động lại gần nam châm đang đứng yên
Tình huống mở bài ở đây dựa trên quan niệm quan niệm sai lầm của HS, gây cho
HS bất ngờ và lúng túng khi bắt đầu bài mới về "Hiện tượng cảm ứng điện từ" và "Suất điện động cảm ứng" nhằm khắc phục những quan niệm sai lầm trước đó.
Sử dụng video thí nghiệm vật lí cùng câu hỏi đi kèm:
Mục đích của việc thực nghiệm là tạo ra những thách thức nhận thức cho học sinh, từ đó khơi dậy sự ngạc nhiên và hứng thú trong quá trình học tập.
Hình thức: video thí nghiệm cần ngắn gọn, đơn giản
Nội dung: có liên quan đến vấn đề cần nghiên cứu
Sau khi chọn lựa video thí nghiệm phù hợp với vấn đề cần giải quyết, hãy sắp xếp chúng vào bài giảng điện tử hoặc sử dụng máy tính kết hợp với máy chiếu đa phương tiện để trình chiếu hiệu quả.
Ví dụ: Đặt vấn đề cho hiện tượng tự cảm: sử dụng hai video thí nghiệm để trình chiếu:
Hình 2.4: Đặt vấn đề cho hiện tượng tự cảm
Video 1: dụng cụ thí nghiệm đưa ra là 2 bóng đèn giống nhau, 2 điện trở R, nguồn điện và khóa K được mắc như hình vẽ, ban đầu khóa K mở Đột ngột đóng khóa K thì 2 bóng đèn sẽ sáng lên ngay
Video 2: dụng cụ thí nghiệm như thí nghiệm 1 nhưng khi thay điện trở R bằng 1 ống dây có lõi sắt thì khi ta đóng khóa K thì bóng đèn ở nhánh có ống dây sáng lên từ từ so với bóng đèn ở nhánh còn lại
Học sinh sẽ quan sát hai thí nghiệm khác biệt và dự đoán nguyên nhân của sự khác nhau là do cuộn dây Giáo viên sẽ hướng dẫn học sinh khám phá bài học mới về "Hiện tượng tự cảm".
Sử dụng bài tập vật lí có những yếu tố mới và yếu tố đã biết:
Mục đích của bài học là tạo sự liên kết giữa kiến thức cũ và mới, đồng thời chỉ ra những hiện tượng mà kiến thức trước đó không thể giải quyết Điều này nhằm thu hút sự chú ý của học sinh, kích thích sự hứng thú và khuyến khích các em tìm hiểu hiện tượng mới Sau khi hoàn thành bài học mới, học sinh có thể quay lại để giải quyết vấn đề đã đặt ra, từ đó vận dụng kiến thức đã học vào các bài tập thực tiễn.
Yêu cầu: Tính logic, ngắn gọn, không quá phức tạp, gây bất ngờ, hứng thú
Lựa chọn bài tập từ kho tư liệu và tích hợp chúng vào bài giảng điện tử hoặc in trên tờ phóng để trình chiếu qua máy chiếu.
Bài tập kiểm tra kiến thức về "Hiện tượng cảm ứng điện từ" và "Suất điện động cảm ứng" có thể được áp dụng để giới thiệu khái niệm mới về "Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động" Cụ thể, với hệ thống gồm thanh AB có chiều dài l, khối lượng m và điện trở R, học sinh cần giải thích lý do tại sao thanh sẽ rơi với vận tốc tăng dần ban đầu, nhưng sau đó sẽ đạt đến vận tốc rơi đều Đồng thời, học sinh cũng cần xác định vận tốc rơi đều của thanh.
Hình 2.5: Bài tập mở bài cho bài “Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Câu hỏi a sẽ dùng để kiểm tra bài cũ:
(?)Ban đầu thanh chịu tác dụng của những lực nào?
Khi thanh AB trượt xuống và tiếp xúc với hai thanh ray, trong mạch sẽ xảy ra hiện tượng dòng điện được tạo ra do sự chuyển động của thanh AB Lúc này, thanh AB chịu tác dụng của các lực như lực trọng trường và lực từ trường, gây ra sự thay đổi trong trạng thái của hệ thống.
- Ban đầu dưới tác dụng của trọng lực
→ thanh trượt xuống nhanh dần
Khi diện tích mặt kín ABCD tăng lên, độ biến thiên từ thông qua mạch kín cũng gia tăng, dẫn đến sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín theo chiều được mô tả trong hình vẽ.
Thanh AB có dòng điện chạy qua và được đặt trong từ trường, do đó nó chịu tác dụng của lực điện từ và trọng lực Để chống lại sự biến thiên từ thông trong mạch, thanh AB cần có chiều như hình vẽ.
Đến khi F = P thì thanh chuyển
2.3.1.2 Minh họa, hỗ trợ nghiên cứu tài liệu mới, hình thành kiến thức mới:
Khai thác các PTNN để soạn thảo tiến trình dạy học một số bài cụ thể
Vận dụng các định hướng nêu trên, chúng tôi tiến hành soạn thảo tiến trình dạy học của các bài cụ thể sau:
Giáo án 1: Từ trường Trái Đất (tiết 55 được trình bày ở phụ lục 1)
Giáo án 2: Thực hành xác định thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất
(tiết 56-57 được trình bày ở phụ lục 1)
2.4.2 Chương Cảm ứng điện từ
Giáo án 3: Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động (tiết
Giáo án 4: Bài tập (tiết 61 được trình bày ở phụ lục 1)
Do giới hạn của đề tài, chúng tôi xin trình bày tiến trình dạy học bài: “Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động”
NỘI DUNG GIÁO ÁN Mục đích yêu cầu:
1 Về kiến thức: Hỗ trợ HS nắm được các vấn đề sau:
- Trình bày được thí nghiệm về hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng ở một dẫn chuyển động trong từ trường
- Phát biểu được quy tắc bàn tay phải, công thức xác định suất cảm ứng trong đoạn dây
- Trình bày được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều
Để xác định chiều của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây, bạn có thể áp dụng quy tắc bàn tay phải, giúp nhận biết chiều từ cực âm sang cực dương Bên cạnh đó, việc sử dụng công thức tính độ lớn của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây sẽ hỗ trợ bạn trong việc giải quyết các bài tập liên quan.
- Rèn luyện kĩ năng giải thích hiện tượng vật lý: xuất hiện suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường
- Rèn luyện kĩ năng toán học để xây dựng công thức suất điện động cảm ứng
- Rèn luyện kĩ năng giải thích nguyên tắc hoạt động của một số ứng dụng kĩ thuật
- Rèn luyện khả năng tự giải quyết vấn đề trong học tập, biết vận dụng kiến thức vào tình huống mới
Phương pháp: Kết hợp với các PPDH khác trong đó phương pháp thực nghiệm là chủ yếu
Phương tiện nghe nhìn: Máy chiếu hình đa năng, máy vi tính
Tiết 60-Bài 39:SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG 1 ĐOẠN DÂY DẪN
1 Suất điện động cảm ứng trong 1 đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường: a Mô tả TN: (H.39.1/190-sgk) b Nhận xét: Suất điện động cảm ứng chỉ xuất hiện khi đoạn dây MN chuyển động trong từ trường
2 Quy tắc bàn tay phải: (sgk/190)
3 Biểu thức suất điện động cảm ứng trong đoạn dây
Suất điện động cảm ứng trong mạch chính là suất điện động trong đoạn dây chuyển động, có độ lớn : ec t
Chỉ xét trường hợp đơn giản: v và B đoạn dây dẫn (MN):
ec = Blv với l: chiều dài và v là tốc độ của thanh MN
4 Máy phát điện: a Cấu tạo: Gồm một khung dây quay trong từ trường của một nam châm b Nguyên tắc hoạt động: (sgk)
* Hoạt động 1: (5 phút): Kiểm tra bài cũ
1 Phát biểu định luật Lenxo
2 Viết công thức tính suất điện động trong một mạch điện kín
3 Yêu cầu giải bài tập 2/188 sgk
*Hoạt động 2:( 10 phút) Tìm hiểu về suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Trong bài học trước, chúng ta đã tìm hiểu về suất điện động cảm ứng trong khung dây Hôm nay, chúng ta sẽ nghiên cứu suất điện động cảm ứng trên một đoạn dây dẫn khi nó chuyển động trong từ trường.
Hình 2.22: Thí nghiệm đoạn dây chuyển động
Giới thiệu: MN là đoạn dây dẫn cứng
+QM và PN là 2 thanh ray dẫn điện được đặt nằm ngang
+ điện kế được mắc trên đoạn QP
(?)Hiện tượng gì xảy ra khi cho đoạn dây dẫn chuyển động và vẫn tiếp xúc điện
Hình 2.23: Thí nghiệm khảo sát đoạn dây chuyển động không có từ trường
Kim điện kế không bị lệch khi đặt hai thanh ray trong một mặt phẳng vuông góc với từ trường đều B, với hướng từ trên xuống dưới Điều này đảm bảo rằng thiết bị hoạt động chính xác và ổn định trong các điều kiện từ trường nhất định.
(?)Hiện tượng gì xảy ra khi cho đoạn dây dẫn chuyển động và vẫn tiếp xúc điện với hai thanh ray?
(?) khi cho đoạn dây dẫn chuyển động và vẫn tiếp xúc điện với hai thanh ray thì kim điện kế lệch khỏi số 0 Điều đó chứng tỏ gì?
*Cho xem video thí nghiệm:
Hình 2.24: Thí nghiệm khảo sát đoạn dây chuyển động trong từ trường
(?)Khi đoạn dây dừng lại thì kim điện kế như thế nào? Chứng tỏ điều gì?
(?)từ thí nghiệm trên, em rút ra được nhận xét gì?
*Kết quả: Suất điện động cảm ứng chỉ xuất hiện khi thanh MN chuyển động cắt
-TL: kim điện kế bị lệch khỏi số 0
Trong mạch MNPQ, sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng chứng tỏ có suất điện động cảm ứng Điều này xảy ra khi từ thông qua mạch biến thiên do đoạn MN chuyển động cắt các đường cảm ứng từ.
Kim điện kế không lệch chứng tỏ rằng nếu đoạn dây MN không chuyển động, thì không có dòng điện cảm ứng Điều này đồng nghĩa với việc không tồn tại suất điện động cảm ứng trong mạch.
Suất điện động cảm ứng trong mạch chỉ xuất hiện khi đoạn dây MN chuyển động trong từ trường Các đường sức từ tương tác với thanh MN, biến nó thành một nguồn điện.
*Xét các cực của nguồn điện MN: trước hết ta phải xét xem sự phân bố điện tích diễn ra trong MN là như thế nào
(?)Hạt mang điện chủ yếu trong MN?
(?)các electron trong dây dẫn sẽ chuyển động dưới tác dụng của lực gì?
Chuyển động như thế nào?
Hình 2.25: Giải thích sự tạo thành suất điện động trong đoạn dây
- Khi electron chuyển động về phía M thì chuyện gì xảy ra đối với sự phân bố điện tích trong MN
- vậy chiều của dòng điện cảm ứng chạy trong khung dây như thế nào?
(?) Nếu các đường sức từ song song với chiều chuyển động của đoạn dây dẫn thì có hiện tượng gì xảy ra?
Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch khi đoạn dây MN di chuyển trong từ trường Ngay cả khi đoạn dây này cắt các đường sức từ mà không kết nối với hai thanh ray, suất điện động cảm ứng vẫn được tạo ra.
Khi đoạn dây MN chuyển động song
Khi đoạn MN di chuyển sang trái, các electron sẽ chịu tác động của lực Lorentz và di chuyển về phía M, đồng thời chuyển động với vận tốc tương tự như MN.
-TL: đầu M của dây dẫn thừa electron nên mang điện tích âm còn đầu N thiếu electron mang điện tích dương
- không có hiện tượng gì xảy ra vì khi đó các điện tích không chịu tác dụng của lực Lorenxo
-lắng nghe, ghi chép song với các đường súc từ thì không xuất hiện suất điện động cảm ứng trên đoạn dây
*Hoạt động 3:( 7phút) Tìm hiểu về quy tắc bàn tay phải
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
-Đvđ: quay lại TN trên sơ đồ 39.1 và coi rằng MN đóng vai trò như một nguồn điện với M là cực dương, N là cực âm
Vậy ta có thể sử dụng các quy tắc nào xác định các cực của nguồn điện?
+ Sử dụng định luật Len-xơ để xác định chiều dòng điện cảm ứng, sau đó xác định 2 cực của nguồn điện
Sử dụng quy tắc bàn tay trái giúp xác định chiều tác dụng của lực Lorentz lên các điện tích Từ đó, ta có thể suy luận về chiều chuyển động của điện tích và xác định các cực của nguồn điện.
Tuy nhiên, ta có thể rút gọn bằng cách sử dụng quy tắc bàn tay phải để suy luận trực tiếp cực của nguồn điện
(?)Dựa vào SGK hãy phát biểu quy tắc bàn tay phải?
-Hướng dẫn sử dụng quy tắc bàn tay phải
Hình 2.26: Quy tắc bàn tay phải
Quy tắc bàn tay phải cho phép xác định chiều của các đường sức từ Để áp dụng quy tắc này, hãy đặt bàn tay phải sao cho ngón cái chỉ theo chiều chuyển động của đoạn dây dẫn, trong khi các ngón còn lại hướng về phía đường sức từ Khi đó, đoạn dây dẫn sẽ đóng vai trò như một nguồn điện, với chiều dòng điện từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ từ cực âm đến cực dương của nguồn điện.
*Hoạt động 4:( 10 phút) Tìm hiểu về biểu thức của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
*Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu suất điện động cảm ứng trong cuộn dây có thể được xác định bằng biểu thức toán học nào?
Suất điện động cảm ứng trong mạch chính là suất điện động trong đoạn dây chuyển động, có độ lớn:
(?)nếuv và B đều vuông góc với đoạn dây dẫn (MN) thì suất điện động cảm ứng được xác định như thế nào?
Khi vectơ B và vectơ v hợp với nhau một góc, suất điện động cảm ứng có thể được xác định bằng cách phân tích B thành hai thành phần: một thành phần B song song với v và một thành phần B vuông góc với v Trong đó, chỉ có thành phần B vuông góc với v mới gây ra sự xuất hiện của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây.
-TL: vì v và B đều vuông góc với đoạn dây dẫn (MN), nên : = BS = B (lvt)
ec = Blv l: độ dài, v là tốc độ của thanh MN
-TL:thành phần B t mới gây ra suất điện động cảm ứng cho đoạn dây dẫn MN
Hoạt động 5 ( 7 phút): Tìm hiểu nguyên tắc cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
-Yêu cầu HS đọc sgk nghiên cứu về máy phát điện xoay chiều và một chiều
Dùng minh họa kết hợp với H.39.5 giới thiệu lại cấu tạo của máy phát điện
Hình 2.27: Cấu tạo máy phát điện
(?)Yêu cầu nêu nguyên tắc hoạt động chung của máy phát điện xoay chiều?
Hình 2.28: Mô hình máy phát điện một chiều
(?) Đối với máy phát điện một chiều: nêu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động?
Hình 2.29: Mô hình máy phát điện xoay chiều
(?) Nêu điểm giống nhau và khác nhau của máy phát điện xoay chiều và máy phát điện một chiều?
Khi khung dây quay thì các cạnh của khung dây chuyển động cắt các đường sức từ, trong khung xuất hiện suất điện động cảm ứng
- Giống nhau: đều có một khung dây quay trong từ trường
Trong máy phát điện xoay chiều, hai đầu dây khung dây được kết nối với hai vòng đồng, luôn tiếp xúc với hai chổi quét, đóng vai trò là cực của máy Ngược lại, trong máy phát điện một chiều, hai đầu khung dây nối với hai bán khuyên bằng đồng, cũng luôn tiếp xúc với hai chổi quét.
Hoạt động5 ( 5 phút): Củng cố
* Hệ thống hóa lại kiến thức thông qua sơ đồ tóm tắt bài học:
Hình 2.30: Sơ đồ tóm tắt bài học “Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động”
Sử dụng Violet để đưa ra bài tập cho HS củng cố kiến thức vừa học: Bài tập tự luận, bài tập trắc nghiệm, bài tập điền khuyết
Hoạt động6 ( 1 phút): Dặn dò
Yêu cầu HS làm bài tập 1,2,3,4/193 sgk
Trong chương này, chúng tôi đã khám phá và trình bày nhiều phương pháp khai thác tư liệu như hình ảnh và video phục vụ cho bài giảng Các nguồn tài liệu này được lấy từ đĩa CD-ROM, mạng internet và các phần mềm dạy học vật lý, nhằm giúp giáo viên vượt qua những khó khăn về nguồn tài nguyên giảng dạy.
Để đảm bảo hoạt động học diễn ra hiệu quả, cần định hướng sử dụng PTNN một cách hợp lý cùng với kho tư liệu, đồng thời chú ý đến các nguyên tắc vận hành quan trọng.
Đảm bảo sử dụng đúng lúc, đúng chỗ, đúng cường độ PTNN chỉ đóng vai trò như một công cụ dưới sự chỉ đạo, thực hiện của GV
HS cần theo dõi, ghi chép, làm theo các khẩu lệnh của GV chứ không chỉ ngồi xem các hình ảnh từ PTNN
Mục đích của thực nghiệm sư phạm
Mục đích của thực nghiệm sư phạm là kiểm tra hiệu quả của phương pháp dạy học mới (PTNN) trong giảng dạy điện từ học, thông qua việc áp dụng tiến trình dạy học đã được xây dựng.
Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm
Trong học kỳ II năm học 2011-2012, thực nghiệm sư phạm đã được tiến hành với lớp thực nghiệm (TN) Giáo viên đã áp dụng các phương tiện như phim video, máy chiếu đa phương tiện và hình ảnh trong quá trình giảng dạy Ngoài những phương pháp dạy học được sử dụng và các ý tưởng trong giáo án, giáo viên không bổ sung thêm hệ thống bài tập nào khác.
Phương pháp thực nghiệm sư phạm
3.3.1 Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm
Chúng tôi áp dụng phương pháp chọn cả khối và chọn ngẫu nhiên để xác định khối TN và khối ĐC tại Trường THPT Phan Châu Trinh Các lớp được chọn đảm bảo có điều kiện dạy học đồng nhất và chất lượng học tập môn vật lý tương đương, tất cả đều là các lớp phân ban tự nhiên Cụ thể, lớp TN được chọn là 11/20 và lớp ĐC là 11/19.
3.3.2 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
Chúng tôi tiến hành đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm qua những mặt sau:
Về chất lượng kiến thức của HS và hiệu quả tiến trình dạy học: đánh giá qua điểm trung bình kiểm tra
Về hiệu quả dạy học:
Tiến trình lên lớp, các thao tác của GV khi sử dụng PTNN
Hoạt động của học sinh trong giờ học thể hiện tính tích cực thông qua không khí lớp học, các câu trả lời và phát biểu xây dựng bài Mức độ hiểu bài của học sinh được đánh giá qua chất lượng câu trả lời và kết quả bài kiểm tra kiến thức.
HS của cả hai nhóm ĐC và TN sẽ được đánh giá qua một bài kiểm tra tổng hợp, nhằm đánh giá khả năng tiếp thu và vận dụng kiến thức Bài kiểm tra này sẽ được thực hiện sau 4 tuần kể từ khi kết thúc thực nghiệm.
Cuộc thăm dò ý kiến về việc sử dụng các phương pháp dạy học mới (PTNN) đã được thực hiện đối với học sinh lớp thực nghiệm sau khi kết thúc đợt thực nghiệm sư phạm Thông tin chi tiết về nội dung phiếu thăm dò được trình bày trong phụ lục 3.
