Mục tiêu nghiên cứu 2
- Soạn thảo hệ thống bài tập chương “Từ trường” Vật lí 11 đảm bảo tính hệ thống, khoa học theo các mức độ nhận thức: nhận biết, hiểu, vận dụng
Để xây dựng kế hoạch sử dụng hệ thống bài tập hiệu quả trong dạy học chương “Từ trường”, cần soạn thảo tiến trình hướng dẫn hoạt động giải bài tập nhằm phát huy tính tích cực và tự chủ của học sinh, đồng thời bồi dưỡng năng lực sáng tạo Việc này không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn khuyến khích các em tham gia chủ động vào quá trình học tập.
Mẫu khảo sát 3
Tiến hành trên 160 học sinh của các lớp 11A2, 11A3 của trường THPT Thạch Thất – Hà Nội và các lớp 11A12, 11A13 của trường THPT Tùng Thiện – Hà Nội.
Nhiệm vụ nghiên cứu 3
Nghiên cứu cơ sở lý luận của phương pháp dạy học Vật lý nhằm phát huy tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh là rất quan trọng Đặc biệt, cần chú trọng đến cơ sở lý luận liên quan đến việc dạy giải bài tập Vật lý phổ thông để nâng cao hiệu quả học tập và phát triển tư duy phản biện cho học sinh.
- Phân tích chương trình, nội dung kiến thức và kỹ năng cần đạt được của chương “Từ trường”
- Điều tra thực trạng dạy bài tập chương “Từ trường” ở một số trường THPT
- Soạn thảo hệ thống bài tập đảm bảo tính hệ thống, khoa học theo các mức độ nhận thức: nhận biết, hiểu, vận dụng
- Xây dựng kế hoạch sử dụng hệ thống bài tập đã soạn thảo khi dạy học chương “Từ trường” Vật lí 11
Soạn thảo tiến trình hướng dẫn hoạt động giải hệ thống bài tập nhằm phát huy tính tích cực và tự chủ của học sinh, đồng thời bồi dưỡng năng lực sáng tạo.
Thực nghiệm sư phạm được tiến hành nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của hệ thống bài tập đã được soạn thảo, từ đó phát huy tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh.
- Nêu các kết luận về ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Giả thuyết nghiên cứu 3
Soạn thảo một hệ thống bài tập phù hợp với mục tiêu dạy học và hướng dẫn giải bài tập sẽ phát huy tính tích cực, tự chủ và sáng tạo của học sinh Khi áp dụng hệ thống bài tập này vào dạy học Vật lí, học sinh không chỉ ôn tập và củng cố kiến thức mà còn phát triển khả năng tự chủ và năng lực sáng tạo.
Dự kiến luận cứ 4
- Các cơ sở lí luận về dạy học tích cực
- Các biện pháp phát huy tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh trong hoạt động dạy giải bài tập vật lí
- Phiếu điều tra, biên bản dự giờ, trao đổi với giáo viên
- Phiếu điều tra, khảo sát trên học sinh
- Minh chứng của diễn biến dạy học thực nghiệm (biên bản quan sát giờ học, ảnh chụp )
- Các bài kiểm tra kết quả học tập của học sinh.
Phương pháp chứng minh luận điểm 4
Sử dụng nhóm các phương pháp sau:
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Phương pháp thống kê toán học.
Cấu trúc luận văn 4
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, nội dung chính của luận văn được trình bày trong ba chương:
Chương 1 trình bày cơ sở lý luận và thực tiễn cho hoạt động dạy giải bài tập vật lý phổ thông, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu biết về phương pháp giảng dạy hiệu quả Chương 2 tập trung vào việc soạn thảo hệ thống bài tập và hướng dẫn cho hoạt động giải bài tập vật lý trong chương "Từ trường" của chương trình Vật lý lớp 11, nhằm nâng cao khả năng tư duy và kỹ năng giải quyết vấn đề cho học sinh.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA HOẠT 5
Dạy giải bài tập vật lí phổ thông 14
1.2.1 Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học vật lí
1.2.1.1 Khái niệm về bài tập vật lý
Theo X.E Camenetxki và V.P Ôrêkhốp “ Trong thực tế dạy học, bài tập vật lí được hiểu là một số vấn đề được đặt ra mà trong trường hợp tổng quát đòi hỏi những suy luận lôgic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí ” Thực ra, trong các giờ học vật lí, mỗi một vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong các tiết học chính là một bài tập đối với học sinh Hiểu theo nghĩa rộng thì sự tư duy định hướng một cách tích cực luôn luôn là việc giải bài tập
Bài tập vật lí trong giáo dục được hiểu là những bài luyện tập được chọn lọc kỹ lưỡng nhằm nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành khái niệm, phát triển tư duy vật lí cho học sinh, và rèn luyện kỹ năng áp dụng kiến thức vào thực tiễn.
Bài tập vật lí không chỉ là phương pháp dạy học mà còn là công cụ quan trọng giúp vận dụng kiến thức để hình thành kiến thức mới Điều này khẳng định vai trò đặc biệt của bài tập vật lí trong việc hoàn thiện quá trình dạy học môn vật lí tại trường phổ thông.
1.2.1.2 Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học vật lí
Giảng dạy bài tập vật lý trong trường học không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức theo chương trình mà còn rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức để giải quyết các nhiệm vụ học tập và các vấn đề thực tiễn.
Muốn đạt được điều đó, phải thường xuyên rèn luyện cho học sinh những kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức vào cuộc sống hằng ngày
Kỹ năng áp dụng kiến thức vào bài tập và thực tiễn là thước đo quan trọng cho độ sâu và sự vững chắc của kiến thức mà học sinh đã tiếp thu Trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, bài tập vật lý đóng vai trò quan trọng như một phương pháp giảng dạy đặc biệt, giúp học sinh phát triển khả năng tư duy và ứng dụng kiến thức vào cuộc sống.
Thông qua việc học tập các bài tập vật lý, người học có thể hiểu rõ và sâu sắc hơn về các quy luật và hiện tượng vật lý Họ sẽ biết cách phân tích và áp dụng những kiến thức này vào các vấn đề thực tiễn, từ đó biến kiến thức thành tài sản riêng của mình.
Để học sinh có thể vận dụng linh hoạt kiến thức vật lý và giải quyết thành công các tình huống cụ thể, việc thực hiện các bài tập vật lý là rất cần thiết Môn vật lý có tính tương tác và ứng dụng cao trong đời sống, vì vậy giáo viên cần khuyến khích học sinh áp dụng kiến thức vào các hiện tượng và vật dụng hàng ngày Điều này giúp học sinh chuyển hóa kiến thức lý thuyết khô khan thành những hiểu biết có giá trị và ý nghĩa trong cuộc sống.
- Bài tập vật lí có thể được sử dụng như một phương tiện độc đáo để nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho học sinh
Trong quá trình giải quyết bài tập, học sinh thường cần tìm kiếm kiến thức mới để đảm bảo việc tiếp thu kiến thức được sâu sắc và hiệu quả hơn.
Khi được áp dụng một cách khéo léo, các bài tập có thể kích thích học sinh suy nghĩ về hiện tượng mới hoặc giúp xây dựng khái niệm mới nhằm giải thích hiện tượng đó.
Bài tập vật lí là công cụ hiệu quả trong việc phát triển tư duy, nâng cao khả năng tưởng tượng, và kích thích hứng thú học tập cho người học Đặc biệt, việc khám phá bản chất của các hiện tượng vật lí thông qua các tình huống có vấn đề giúp bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trong quá trình giải quyết các bài tập, học sinh cần phân tích đề bài để hiểu rõ thông tin đã cho và yêu cầu cần thực hiện Điều này đòi hỏi học sinh tái hiện kiến thức và áp dụng các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa và khái quát hóa Qua đó, học sinh xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng, lập luận và tính toán, đôi khi cần thực hiện thí nghiệm, đo đạc và kiểm tra để đưa ra kết luận chính xác.
Trong dạy học vật lí, giáo viên nên chọn những bài tập kích thích sự sáng tạo và tò mò của học sinh, thay vì chỉ yêu cầu áp dụng đơn giản các công thức và định luật Những bài tập này không chỉ giúp học sinh phát triển tính sáng tạo và độc lập trong suy nghĩ, mà còn rèn luyện đức tính kiên trì và khắc phục khó khăn, từ đó tạo ra niềm yêu thích đối với môn học Học sinh được khuyến khích chủ động trong quá trình học tập, thay vì thụ động tiếp nhận kiến thức.
Bài tập vật lý không chỉ giúp củng cố và ôn tập kiến thức mà còn là công cụ hiệu quả để hệ thống hóa thông tin và kiểm tra kỹ năng của học sinh.
Khi giải bài tập vật lí, học sinh cần ôn lại kiến thức đã học, tìm hiểu sâu hơn về một khía cạnh cụ thể, hoặc tổng hợp kiến thức từ một đề tài, chương hoặc phần của chương trình học.
Thông qua các bài kiểm tra định kỳ, giáo viên có thể kịp thời sửa chữa sai lầm cho học sinh Giải bài tập vật lý không chỉ là công cụ đánh giá chính xác thành tích học tập mà còn giúp giáo viên theo dõi tinh thần học tập của học sinh Điều này cho phép họ điều chỉnh nội dung và phương pháp giảng dạy, từ đó nâng cao hiệu quả giáo dục.
- Bài tập vật lí còn có ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp
Thực trạng hoạt động dạy giải bài tập chương “Từ trường” 35
1.3.1 Đối tượng và phương pháp điều tra
Đối tượng của nghiên cứu là việc điều tra và khảo sát thực tế tại một số trường Trung học phổ thông (THPT) trên địa bàn thành phố Hà Nội, cụ thể là THPT Thạch Thất, THPT Tùng Thiện và THPT Hai Bà Trưng, nhằm tìm hiểu các thông tin liên quan đến tình hình giáo dục tại các trường này.
- Tình hình dạy giải bài tập chương Từ trường
- Tình hình hoạt động giải bài tập chương Từ trường
Học sinh thường gặp nhiều khó khăn và mắc sai lầm khi giải bài tập chương Từ trường Việc tìm hiểu nguyên nhân dẫn đến những sai lầm này là rất quan trọng để cải thiện kỹ năng học tập Những sai lầm phổ biến có thể xuất phát từ việc hiểu sai khái niệm, thiếu kiến thức nền tảng hoặc không nắm vững các công thức liên quan Bằng cách phân tích những khó khăn này, giáo viên và học sinh có thể phát triển các phương pháp học tập hiệu quả hơn.
Từ đó, chúng tôi đề xuất phương hướng khắc phục
- Điều tra giáo viên: sử dụng phiếu điều tra (số lượng giáo viên được điều tra là 25) trao đổi trực tiếp, dự giờ giảng, xem giáo án
- Điều tra học sinh: sử dụng phiếu điều tra (số lượng học sinh được điều tra là
200), quan sát hoạt động của học sinh trong giờ học, kiểm tra khảo sát, phân tích kết quả
1.3.2.1 Tình hình dạy giải bài tập
Qua quá trình trao đổi với giáo viên dạy Vật lý tại ba trường THPT Thạch Thất, THPT Tùng Thiện, và THPT Hai Bà Trưng ở Hà Nội cùng một số đồng nghiệp, chúng tôi đã rút ra một số nhận định sơ bộ.
Số tiết học dành cho việc sửa bài tập hiện tại còn hạn chế, trong khi yêu cầu rèn luyện kỹ năng lại rất cao Điều này khiến giáo viên gặp khó khăn trong việc bố trí thời gian để thực hiện đầy đủ các hoạt động cần thiết.
Trình độ học sinh không đồng đều gây khó khăn trong việc chọn bài sửa Bài quá khó khiến học sinh trung bình không hiểu, trong khi bài quá dễ lại khiến học sinh khá, giỏi cảm thấy chán nản.
Chương Từ trường bao gồm nhiều dạng bài tập đa dạng và kiến thức mới, yêu cầu người học vận dụng linh hoạt các kiến thức toán học Ngoài ra, còn có nhiều bài tập tổng hợp với độ khó cao, thách thức khả năng tư duy của học sinh.
Việc xây dựng một hệ thống bài tập cho học sinh vừa đảm bảo tính khả thi vừa đáp ứng yêu cầu mục tiêu của chương trình học là một thách thức không nhỏ.
Mỗi giáo viên thường áp dụng phương pháp giảng dạy riêng, dẫn đến sự khó khăn trong việc kiểm tra và đánh giá chất lượng học tập môn vật lý của học sinh trong toàn khối.
1.3.2.2 Tình hình hoạt động giải bài tập của học sinh
Nhiều học sinh thường chỉ ghi nhớ máy móc mà chưa nắm rõ bản chất của các hiện tượng vật lý trong bài tập, dẫn đến khó khăn trong việc giải quyết các bài tập liên quan đến chương Từ trường.
Trong giờ học, một số học sinh vẫn tỏ ra thụ động và lười suy nghĩ, trong khi chỉ có một số ít học sinh tích cực tham gia vào các hoạt động giải bài tập.
Học sinh thường ngại ngùng khi tiếp cận các bài tập vật lý vì chúng đòi hỏi không chỉ kiến thức mới mà còn phải áp dụng kiến thức toán học Tuy nhiên, trong môn toán, học sinh lại không được cung cấp những ví dụ thực tiễn từ vật lý để vận dụng kiến thức toán học một cách hiệu quả, dẫn đến việc phải sử dụng nhiều kiến thức đã học mà không có sự liên kết rõ ràng.
+ Học sinh chưa có ý thức phân loại và xây dựng phương pháp giải cho mỗi loại bài tập
1.3.2.3 Những khó khăn, sai lầm của học sinh khi giải bài tập chương Từ trường
Những khó khăn chủ yếu của học sinh:
Chương Từ trường trong Vật lí 11 giới thiệu nhiều kiến thức mới quan trọng, bao gồm cảm ứng từ, lực từ tác dụng lên dây dẫn có dòng điện, lực Lorentz, và chuyển động của hạt tích điện trong từ trường đều Học sinh cũng sẽ áp dụng kiến thức toán học về tổng hợp véc tơ và hình học không gian để hiểu sâu hơn về các hiện tượng này.
Việc sử dụng các quy tắc như quy tắc nắm tay phải và quy tắc bàn tay trái để xác định chiều đường sức từ, chiều véc tơ cảm ứng từ và chiều lực Lorentz gặp nhiều khó khăn Những quy tắc này thường gây nhầm lẫn và cần được áp dụng một cách chính xác để đảm bảo hiểu đúng các khái niệm vật lý liên quan.
Việc xác định góc α trong tính toán lực từ và lực Lorentz gặp nhiều khó khăn do hạn chế trong kiến thức toán học, đặc biệt là trong việc tổng hợp véc tơ, hình dung không gian, và áp dụng các hệ thức lượng giác cũng như bất đẳng thức.
+ Khả năng phân biệt giữa lực từ và lực tĩnh điện
Những sai lầm phổ biến của học sinh:
- Thường lúng túng khi dựa vào sự định hướng của kim nam châm để xác định chiều của đường cảm ứng từ và ngược lại
- Chưa phân biệt được một cách rạch ròi giữa lực từ và lực tĩnh điện
Một số học sinh gặp khó khăn trong việc biểu diễn các đường cảm ứng từ, đặc biệt là trong từ trường của dòng điện chạy qua dây dẫn thẳng Các đường cảm ứng từ này tạo thành những vòng tròn với tâm nằm trên dây dẫn, nhưng học sinh thường không chú ý rằng chúng phải nằm trên mặt phẳng vuông góc với dây dẫn.
SOẠN THẢO HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG 40
Cấu trúc nội dung chương “Từ trường” Vật lí 11 46
2.2.1 Đặc điểm nội dung của chương “Từ trường” Đây là một chương nằm trong phần Điện của chương trình vật lí 11- THPT Những kiến thức về “Từ trường” đã được đề cập sơ bộ trong chương trình Vật lí lớp 9 THCS Ở lớp 11, các kiến thức được mở rộng và hoàn thiện thêm Trong sách giáo khoa vật lí- CCGD lớp 11, chương này đề cập tới những khái niệm, định luật sau:
- Khái niệm về tương tác từ, lực từ, từ trường
Định luật Ampe mô tả lực từ tác động lên một phần tử dòng điện, trong khi định luật Lorentz giải thích lực từ ảnh hưởng đến một hạt mang điện chuyển động trong từ trường Khái niệm cảm ứng từ và lực từ xuất hiện đồng thời, gây ra những khó khăn trong việc giảng dạy chương này.
Việc nắm vững các khái niệm, định luật ở chương “Từ trường” sẽ giúp học sinh chuẩn bị lĩnh hội các tri thức sau đó như:
Trong phần Điện lớp 11, học sinh sẽ tìm hiểu về các khái niệm cơ bản như từ thông và hiện tượng cảm ứng điện từ Tiếp theo, ở lớp 12, nội dung sẽ mở rộng sang nguyên tắc hoạt động của các máy điện, bao gồm máy phát điện, động cơ không đồng bộ ba pha và máy biến thế Học sinh cũng sẽ khám phá các chủ đề như dao động điện, dòng điện xoay chiều, điện từ trường và sóng điện từ.
Nội dung kiến thức cơ bản của chương có thể chia thành hai nhóm: Nhóm kiến thức về từ trường và nhóm kiến thức về lực từ
2.2.2 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Từ trường”
Trong vật lý, có nhiều loại tương tác như: nam châm tương tác với nam châm, nam châm tương tác với dòng điện, và dòng điện tương tác với dòng điện Những tương tác này không thuộc về tương tác điện mà có chung bản chất, được gọi là tương tác từ Vấn đề quan trọng là cách thức truyền đi của tương tác từ và các lực tương tác này có phương chiều và độ lớn như thế nào.
Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt, được hình thành xung quanh các hạt điện tích chuyển động, giúp truyền tải tương tác từ Trong chương trình Vật lý lớp 11, hai khía cạnh chính về từ trường được đề cập để giúp học sinh hiểu rõ hơn về hiện tượng này.
Đường cảm ứng từ được xác định qua hình ảnh của từ phổ và chiều của nó phụ thuộc vào sự định hướng của kim nam châm trong từ trường Khi từ trường được tạo ra bởi dòng điện, chiều của đường cảm ứng từ có thể xác định theo quy tắc nắm tay phải.
Véctơ cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường tại một điểm, thể hiện tác dụng lực Việc vẽ đường cảm ứng từ giúp xác định phương và chiều của véctơ cảm ứng từ tại các điểm trên đường đó Trong chương trình này, chúng tôi chỉ đề cập đến một số công thức tính độ lớn của véctơ cảm ứng từ tại những điểm đặc biệt trong từ trường do dòng điện tạo ra.
- Dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài
- Dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn
- Dòng điện trong ống dây dẫn hình trụ
Lực từ có thể được xác định thông qua quy tắc bàn tay trái, giúp xác định phương và chiều của lực từ Độ lớn của lực từ được tính theo công thức F = IlB sin α Từ đó, chúng ta có thể xác định các véctơ lực từ một cách chính xác.
- Lực từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện
Lực từ tác động lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường, được gọi là lực Lorentz Chương trình Vật lí 11 – THPT đã phát triển khái niệm từ trường và lực từ một cách toàn diện cả về định tính và định lượng Giữa véctơ cảm ứng từ và lực từ tồn tại mối liên hệ phụ thuộc Do đó, cấu trúc nội dung chương “Từ trường” có thể được biểu diễn qua sơ đồ.
2.3 Mục tiêu dạy học chương “Từ trường” Vật lí 11
2.3.1 Mục tiêu về kiến thức và cấp độ nhận thức
Chúng tôi chia chương “Từ trường” thành ba khối kiến thức cơ bản:
B- Khái niệm vectơ cảm ứng từ
Các khối kiến thức được xác định với các mục tiêu về nội dung và cấp độ nhận thức cần đạt như sau:
- Phương, chiều: quy tắc bàn tay trái
- Độ lớn: công thức F IlB sin
Lực tương tác giữa nam châm với nam châm
Lực tương tác giữa dòng điện với dòng điện
Lực của từ trường đều tác dụng lên dòng điện
Lực từ trường đều tác dụng lên hạt mang điện chuyển động
Môi trường truyền tương tác (Từ trường) Định nghĩa từ trường
Cảm ứng từ Đường sức từ
Từ trường của nam châm
Từ trường của dòng điện thẳng
Từ trường của dòng điện tròn
Từ trường của ống dây
Cảm ứng từ gây bởi dòng điện thẳng
Cảm ứng từ gây ra tại tâm vòng tròn
Cảm ứng từ trong lòng gần trục ống dây
(Áp dụng tình huống quen thuộc)
(Vận dụng linh hoạt giải quyết vấn đề mới)
- Phát biểu được định nghĩa từ trường
- Phát biểu được khái niệm về tương tác từ
- Phát biểu được định nghĩa về đường sức từ
- Nhớ được hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam – Bắc của kim nam châm thử nằm cân bằng tại điểm đó
- Phát biểu được quy tắc nắm bàn tay phải, quy tắc vào Nam ra Bắc
- Nhớ được bốn tính chất của các đường sức từ
- Nhớ dạng từ phổ của một số từ trường
- Giải thích được sự tồn tại từ trường xung quanh nam châm và dòng điện thông qua tương tác từ
- Phân biệt được tương tác từ với tương tác điện
- Biết được sự định hướng của nam châm thử, vẽ, xác định được hướng của từ trường
- Sử dụng quy tắc nắm tay phải biết chiều dòng điện tìm chiều cảm ứng từ và ngược lại
- So sánh từ trường bên ngoài một ống
- Giải thích nguyên tắc hoạt động của kim la bàn, cực Bắc, cực Nam của Trái đất
- Chỉ ra được khi nào giữa các điện tích có tương tác điện, khi nào có tương tác từ
- So sánh được sự định hướng của kim la bàn khi chưa có dòng điện và khi có dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài
- Vận dụng kiến thức về tính chất đường cảm ứng từ
(nam châm, dòng điện thẳng, dòng điện tròn, ống dây)
Để nhận biết dạng đường sức từ của một số mạch điện, chúng ta có thể sử dụng từ trường của một thanh nam châm thẳng Việc này giúp xác định sự định hướng của nam châm thử tại tâm của vòng tròn được tạo ra bởi dòng điện.
B Khái niệm véctơ cảm ứng từ
- Nhớ được véctơ cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về mặt tác dụng lực
Véctơ cảm ứng từ B tại một điểm có:
+Hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó
- Viết được công thức xác định độ lớn B
: + Tại một điểm trong từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài:
- Hiểu được các đại lượng trong công thức:
để áp dụng giải bài toán tìm B
B 2 10 7 I áp dụng tìm B, I hoặc r + B 4 10 7 nI tính
+Áp dụng cách xác định B tại một điểm trong từ trường để xác định phương, chiều, độ lớn B tại một điểm do một dòng điện sinh ra
- Hiểu cách xác định B tại một điểm
- Vận dụng cách xác định B do dòng điện thẳng, tròn gây ra và phương pháp chồng chất từ trường để xác định véctơ cảm ứng từ tổng hợp do:
+ Hai dòng điện thẳng gây ra
+ Ba dòng điện thẳng gây ra
+ Một dòng điện thẳng, một dòng điện tròn gây ra + Hai dòng điện tròn gây ra
+ Tại tâm của dây dẫn uốn thành vòng tròn có dòng điện:
+ Tại một điểm bên trong ống dây dẫn hình trụ có dòng điện chạy qua: nI l I
Trong từ trường của dòng điện thẳng, công thức B = 4π × 10^-7 N giúp xác định phương, chiều và độ lớn của dòng điện Để xác định véctơ cảm ứng từ tổng hợp tại một điểm, ta cần giải bài toán ngược, từ đó biết được B tổng hợp tại điểm đó và xác định véctơ cảm ứng từ của một trong hai dòng điện.
C Lực từ - Phát biểu được quy tắc bàn tay trái
- Viết được công thức tính lực từ tác dụng lên một phần tử dòng điện đặt trong từ trường đều
F và nêu được Lực Lo-ren-xơ là lực từ tác dụng khi
- Áp dụng quy tắc bàn tay trái:
+ Xác định phương, chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có dòng điện đặt trong từ trường + Xác định phương, chiều của lực
Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt điện tích chuyển động trong từ trường
- Vận dụng quy tắc bàn tay trái trong trường hợp biến đổi
Vận dụng kiến thức về lực tác dụng của từ trường lên dòng điện, chúng ta có thể phân tích tương tác giữa nhiều dòng điện đồng phẳng hoặc các hạt mang điện chuyển động trong từ trường Điều này liên quan đến việc tổng hợp lực để hiểu rõ hơn về cách các dòng điện tương tác khi cắt qua các đường cảm ứng từ.
- Phát biểu được quy tắc bàn tay trái, xác định phương chiều của lực Lo-ren-xơ
- Viết được biểu thức tính độ lớn của lực Lo-ren-xơ
- Áp dụng công thức sin
F để tính một trong các đại lượng F, B, I, l , khi biết các đại lượng còn lại
- Hiểu ý nghĩa của các đại lượng trong biểu thức
0 vB sin q f để tính lực từ tác dụng lên hạt điện tích chuyển động trong từ trường
Lực Lorentz có tác dụng quan trọng đối với chuyển động của hạt mang điện, giúp xác định quỹ đạo chuyển động của chúng Hiểu rõ lực này cho phép giải thích sự tồn tại của các quỹ đạo trong các dòng điện không đồng phẳng.
Vận dụng cách xác định lực Lorentz, chúng ta có thể phân tích chuyển động của hạt mang điện trong từ trường Qua đó, xác định được các đặc điểm quan trọng về chuyển động của hạt, đặc biệt là chu kỳ của chuyển động này.
Khảo sát chuyển động của các điện tích là một lĩnh vực quan trọng trong vật lý, đặc biệt khi hạt mang điện di chuyển dưới tác động của nhiều loại trường như từ trường, điện trường và trường hấp dẫn Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp chúng ta nắm bắt được cách thức tương tác của điện tích trong các môi trường khác nhau, từ đó ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ.
2.3.2 Mục tiêu về kỹ năng
Các kỹ năng cơ bản học sinh cần rèn luyện khi học chương “Từ trường”:
Hệ thống bài tập chương “Từ trường” vật lí 11 57
Trong các bài tập dưới đây quy ước:
- Cực Bắc của nam châm (kim nam châm) có màu tối hoặc gạch chéo
- Ứng với chiều đi từ trong ra ngoài mặt phẳng hình vẽ
- Ứng với chiều đi từ ngoài vào trong mặt phẳng hình vẽ
Dạng 1: Mô tả từ trường
Bài 1 Giải thích vì sao kim la bàn không nằm song song với mặt đất?
Bài tập này nhằm giúp học sinh áp dụng kiến thức về từ trường và từ trường của Trái Đất để giải thích cách kim la bàn định hướng.
Bài 2 Người trinh sát đã phát hiện được vị trí đường dây dẫn một chiều đặt ngầm dưới đất hay dưới sàn xi măng chỉ bằng một cái la bàn Hãy giải thích tại sao?
Mục đích của bài tập là giúp học sinh áp dụng kiến thức về tương tác giữa nam châm và dòng điện để giải thích các hiện tượng thực tế.
Bài 3 Hình 2.6 vẽ một nam châm thẳng và một số nam châm thử cân bằng a, Hãy vẽ đường sức từ (có ghi rõ cả chiều) đi qua các nam châm thử đó và ghi tên các cực của nam châm thẳng
+ b, B là một điểm nằm đối xứng với nam châm thử A qua nam châm thẳng Hãy vẽ đường sức từ qua B
Bài tập này nhằm giúp học sinh áp dụng định nghĩa và các tính chất của đường sức từ để vẽ đường sức từ của nam châm thẳng, thông qua việc định hướng các nam châm thử.
Bài 4 Một dây dẫn thẳng dài đặt trong mặt phẳng P Cho dòng điện cường độ I chạy qua dây dẫn Xét hai điểm M 1 , M 2 trong mặt phẳng P đối xứng nhau qua dây dẫn Hỏi hai điểm M 1 , M 2 có nằm trên cùng một đường sức từ không? Nếu cho cường độ dòng điện trong dây dẫn tăng lên gấp 2 lần hỏi khi đó dạng đường sức từ qua M 1 , M 2 có thay đổi không? Tại sao?
Bài tập này nhằm giúp học sinh hiểu và áp dụng đặc điểm của đường sức từ trong từ trường do dòng điện trong dây dẫn thẳng dài tạo ra, đồng thời sử dụng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều của đường sức từ.
Bài 5 Nhìn vào một mạch điện kín ta thấy chiều dòng điện trong mạch ngược chiều quay của kim đồng hồ Xác định mặt bắc và mặt nam của mạch điện đó
Mục đích của bài tập này là giúp học sinh áp dụng quy tắc nắm tay phải 2 (hay quy tắc vào Nam ra Bắc) để xác định chiều đường sức từ do dòng điện trong mạch điện kín tạo ra.
Bài 6 Hình 2.7 vẽ một ống dây có dòng điện chạy qua, các đoạn AB và CD là các kim nam châm đang nằm cân bằng
Hãy cho biết cực của các kim nam châm đó bằng chữ cái?
Bài tập này giúp học sinh áp dụng quy tắc nắm tay phải 2 để xác định chiều đường sức từ tại các điểm bên trong và bên ngoài ống dây Qua đó, học sinh có thể nhận biết sự định hướng của các kim nam châm tại những vị trí này.
Bài 7 Có hai thanh kim loại giống hệt nhau A và B, một thanh đã bị nhiễm từ, một thanh không bị nhiễm từ Chỉ với hai thanh này, em hãy làm thí nghiệm để nhận diện chúng
Mục đích của bài tập là khuyến khích học sinh tự lực thực hiện thí nghiệm và quan sát để tìm ra giải pháp, đồng thời rèn luyện kỹ năng thực hành và phát huy khả năng sáng tạo Trong bài 8, học sinh sẽ sử dụng hai thanh nam châm thẳng, một tấm nhựa và một ít mạt sắt để khảo sát hình dạng đường sức từ khi các nam châm được đặt gần nhau theo các trường hợp như trong hình 2.8.
Mục đích của bài tập là giúp học sinh tự thực hiện thí nghiệm và quan sát để tìm ra giải pháp, từ đó rèn luyện kỹ năng thực hành và tính cẩn thận, tỉ mỉ trong quá trình học tập.
Bài tập trắc nghiệm khách quan:
Bài 9 Từ trường không tồn tại xung quanh
A các nam châm vĩnh cửu B các dòng điện
C các điện tích chuyển động D các điện tích đứng yên
Mục đích sử dụng bài tập: Để học sinh nhớ lại khái niệm về từ trường
Bài 10 Từ trường không tác dụng lực lên
A các điện tích đứng yên
B một ion đang chuyển động
C một dây dẫn có dòng điện chạy qua
D một bình đựng dung dịch chất điện phân có dòng điện chạy qua
Mục đích sử dụng bài tập: Giúp học sinh nhớ lại biểu hiện của từ trường
Bài 11 Chọn một đáp án sai khi nói về từ trường:
A Tại mỗi điểm trong từ trường chỉ vẽ được một và chỉ một đường sức từ đi qua
B Các đường sức từ là những đường cong không khép kín
C Các đường sức từ không cắt nhau
D Tính chất cơ bản của từ trường là tác dụng lực từ lên nam châm hay dòng điện đặt trong nó
Mục đích sử dụng bài tập: Giúp học sinh nhớ các tính chất của các đường sức từ Bài 12 Xét tương tác giữa các vật sau
I Hai nam châm II Hai hạt mang điện chuyển động III Proton và electron trong nguyên tử IV Hai dây dẫn có dòng điện chạy qua Các tương tác sau là tương tác từ:
A Tất cả các tương tác trên B Các tương tác I, II, III
C Các tương tác I, II, IV D Các tương tác I, III, IV
Mục đích sử dụng bài tập: Giúp học sinh nắm được các loại tương tác nào là tương tác từ
Bài 13 Bức tranh vẽ các đường sức từ của từ trường cho biết
A độ mạnh yếu của từ trường ở mỗi điểm B hướng của từ trường
C cả hướng và độ mạnh yếu của từ trường D nguồn sinh ra từ trường
Mục đích sử dụng bài tập: Giúp học sinh ghi nhớ định nghĩa và tính chất của đường sức từ
Bài 14 Dạng từ phổ phụ thuộc vào
A dạng của dây dẫn và cường độ của dòng điện qua dây dẫn
B dạng của dây dẫn mang dòng điện
C cường độ và chiều dòng điện
D dạng của dây dẫn mang dòng điện, cường độ và chiều dòng điện
Mục đích sử dụng bài tập: Để học sinh hiểu các kiến thức về từ phổ
Bài 15 Bên trong ống dây có dòng điện không đổi chạy qua thì có từ trường
C tăng theo khoảng cách tính từ trục ống
D giảm theo khoảng cách tính từ trục ống
Mục đích sử dụng bài tập: Giúp học sinh nhớ lại tính chất từ trường bên trong ống dây
Bài 16 Một kim nam châm sẽ bị lệch khỏi hướng Bắc- Nam, khi nó đặt gần:
A một dây dẫn bằng kim loại vì các electron chuyển động tự do trong dây dẫn tác dụng từ lên nó
B một bình chứa chất điện phân vì trong đó có các ion dương, ion âm chuyển động tự do tác dụng từ lên nó
C một quả cầu tích điện dương vì các điện tích tác dụng một lực điện lên nó
D một ống chân không có dòng điện chạy qua vì có các electron chuyển động tác dụng từ lên nó
Mục đích sử dụng bài tập: Để học sinh hiểu các kiến thức về khái niệm từ và tương tác từ, bản chất dòng điện trong các môi trường
Bài 17 Các đường sức từ của từ trường do dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua có dạng
Mục đích của bài tập này là giúp học sinh áp dụng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều đường sức từ do dòng điện I chạy qua dây dẫn thẳng dài tạo ra Bài 18 yêu cầu học sinh xem xét một dây dẫn hình tròn có dòng điện I chạy qua, với một kim nam châm được đặt tại tâm dây dẫn, vuông góc với mặt phẳng của dây dẫn Học sinh cần xác định cách định hướng các cực của nam châm theo hình vẽ được cung cấp.
Dự kiến sử dụng hệ thống bài tập đã soạn thảo 85
Hoạt động thực nghiệm sư phạm được tiến hành nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học đã đặt ra:
Hệ thống bài tập được đánh giá về mức độ phù hợp với đối tượng học sinh và mục tiêu dạy học, nhằm kích thích hoạt động học tập và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh Thời gian dành cho từng nội dung kiến thức và phương thức tổ chức hoạt động dạy giải bài tập cần được xem xét để đảm bảo hiệu quả trong việc phát huy tác dụng của giải bài tập trong dạy học vật lý.
Sau khi thực hiện thí nghiệm, chúng tôi sẽ so sánh và đối chiếu kết quả giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng nhằm đánh giá chất lượng hoạt động dạy học theo tiến trình đã được thiết kế.
Dựa trên kết quả đánh giá, cần sửa đổi và bổ sung nội dung các bài tập cũng như phương pháp hướng dẫn của giáo viên và cách giải bài tập của học sinh Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng tiết học và cải thiện hiệu quả dạy và học môn vật lý.
3.2 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm
Học sinh hai lớp (11A2, 11A3) của trường THPT Thạch Thất – Thạch Thất – Hà Nội và hai lớp (11A12, 11A13) của trường THPT Tùng Thiện – Sơn Tây – Hà Nội
- Lớp thực nghiệm 11A2( sĩ số 42); 11A12( sĩ số 43)
- Lớp đối chứng 11A3( sĩ số 43); 11A13( sĩ số 41)
Chất lượng các lớp học: Các lớp 11A2, 11A3 là nhóm chọn đầu, các lớp 11A12, 11A13 là nhóm lớp chọn số hai của nhà trường.