1 Bộ giáo dục đào tạo Trườngưđạiưhọcưsưưphạmưhàưnộiư2 0o0 - Nguyễnư mạnhư hoà Bồiưdưỡngưnăngưlựcưsángưtạo CHOưhọcưsinhưlớpư12ưthptưTRONGưDạYưHọCưgiảIưbàiưtậpư chươngưdưư òngưđiệnưxoayưchiều luậnưvănưthạcưsĩưư khoaưhọcưgiáoưdục HàưNội,ư2011 Trườngưđạiưhọcưsưưphạmưhàưnộiư2 0o0 - Nguyễnư mạnhư hoà Bồiưdưỡngưnăngưlựcưsángưtạo CHOưhọcưsinhưlớpư12ưthptưTRONGưDạYưHọCưgiảIưbàiưtậpư chươngư dòngưđiệnưxoayưchiều Chuyên ngành:ưLíưluậnưvàưphươngưphápưdạyưhọcưbộưmônưvậtưlíư Mã số:ư60.14.10 luậnưvănưthạcưsĩưư khoaưhọcưgiáoưdục Ngời hớng dẫn khoa học: Ts.ưNguyễnưThếưKhôi HàưNội,ư2011 LI CAM OAN Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu hướng dẫn TS Nguyễn Thế Khơi – Giảng viên Trường ĐHSPHN2 Cơng trình nghiên cứu chưa cơng bố tạp chí, luận văn, luận án hay báo Nếu sai tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm! Tác giả luận văn Nguyễn Mạnh Hoà LỜI CẢM ƠN Trong q trình hồn thiện luận văn tác giả nhận nhiều quan tâm , giúp đỡ quan, phòng ban lãnh đạo, thầy giáo, bạn bè, đồng nghiệp người thân Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới quan, phòng ban lãnh đạo người giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Nguyễn Thế Khơi, người tận tình bảo, hướng dẫn, động viên giúp đỡ tác giả suốt q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo Trường ĐHSPHN2, phòng ban khoa tạo điều kiện giúp đỡ, đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy tổ PPGD Vật lí, khoa Vật lý phòng Sau đại học Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới BHG, tổ Vật lí HS lớp thực nghiệm sư phạm Trường THPT Cao Bá Quát (Thị trấn Trâu Quỳ - Gia Lâm – Hà Nội) Trường THPT Dương Xá (xã Dương Xá - Gia Lâm – Hà Nội) tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả Hà nội, tháng 06 năm 2011 Tác giả luận văn Nguyễn Mạnh Hòa BẢNG VIẾT TẮT BT : Bài tập BTST : Bài tập sáng tạo BTVL : Bài tập vật lí CBQ : Cao Bá Qt DĐXC : Dòng điện xoay chiều DX : Dương Xá ĐC : Đối chứng NLST : Năng lực sáng tạo GV : Giáo viên HS : Học sinh ThN : Thực nghiệm THPT : Trung học phổ thông MôC LôC MỞ ĐẦU 1.Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu .3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1 Nghiên cứư sở lí luận bồi dưỡng NLST cho HS BTVL dạy học trường THPT 5.2.Điều tra thực trạng dạy học giải BT chương “ Dòng điện xoay chiều” việc bồi dưỡng NLST cho HS lớp 12 THPT .3 5.3.Nghiên cứu nội dung, mục tiêu chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lí 12 THPT 5.4 Soạn thảo hệ thống BT chương “Dòng điện xoay chiều” đề tiến trình hướng dẫn giải nhằm bồi dưõng NLST cho HS lớp 12 THPT 5.5 Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi hiệu cách hướng dẫn giải hệ thống BT xây dựng việc bồi duỡng NLST HS lớp 12 THPT Phương pháp nghiên cứu 6.1 Nghiên cứu lí luận 6.2 Điều tra, khảo sát thực tế hoạt động dạy học giải BTVL trường THPT nhằm thu nhập thơng tin, phân tích tổng hợp để đánh giá giải pháp mà GV sử dụng để bồi dưỡng NLST cho HS kết nó; quan niệm, mức độ nắm kiến thức, hoạt động giải BTVL HS; thể thực tế NLST HS việc rèn luyện NLST thông qua hoạt động giải BT chương “ Dòng điện xoay chiều” 6.3 Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra giả thuyết đề tài 6.4 Dùng thống kê tốn học để xử lí , đánh giá kết qủa điều tra thực nghiệm sư phạm Đóng góp đề tài 7.1 Về mặt lí luận .4 Hệ thống hoá sở lí luận việc bồi dưỡng NLST cho HS dạy học nói chung dạy học BTVL nói riêng .4 7.2 Về mặt thực tiễn 8.Cấu trúc luận văn .5 Chương 1.Cơ sở lí luận thực tiễn việc bồi dưỡng NLST cho HS dạy học thông qua giải BT VL trường THPT Quan niệm NLST .6 1.1 Tư lực sáng tạo 1.1.1 Tư .6 1.1.2 Năng lực sáng tạo .6 1.1.3 Phát triển tư NLST HS 1.1.4 Mục tiêu, nhiệm vụ dạy học vật lí 1.2 Các biểu NLST HS học tập 1.3 Các yếu tố cần thiết cho việc bồi dưỡng NLST HS tập Vai trò kiến thức phương pháp vật lí việc phát triển tư NLST HS 10 2.1 trò kiến thức vật lí 10 2.2 Vai trò phương pháp nhận thức vật lí 11 2.3 Rèn luyện thao tác tư 12 2.3.1 Rèn luyện thao tác tư 1ogic hình thức .12 2.3.2 Rèn luyện thao tác tư 1ogic biện chứng 13 2.3.3 Rèn luyện ngôn ngữ cho HS 14 2.4 Rèn luyện tác phong làm việc khoa học 15 2.5 Rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thói quen học tập vật lí .16 2.5.1 Rèn luyện kĩ vật lí 16 2.5.2 Rèn luyện kĩ xảo HS học tập vật lí 16 2.5.3 Rèn luyện thói quen HS học tập vật lí .17 Giải BTVL bồi dưỡng NLST 17 3.1 Định nghĩa BTVL .17 3.2 Tác dụng BTVL dạy học vật lí 18 3.2.1 Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức .18 3.2.2 Bài tập điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức 18 3.2.3 Giải BTVL rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát 18 3.2.4 Giải BT hình thức làm việc tự lực cao HS 18 3.2.5 Giải BTVL góp phần làm phát triển tư sáng tạo HS 19 3.2.6 Giải BTVL để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức HS 22 3.3 Phân loại nguyên tắc lựa chọn BTVL 22 3.3.1 Phân loại BTVL 22 Có nhiều cách phân loại BTVL theo dấu hiệu khác Sau nghiên cứu bốn cách phổ biến: 22 3.3.1.1 Phân loại theo phương thức giải 22 3.3.1.1.1 Bài tập định tính 22 3.3.1.1.2 Bài tập định lượng .22 3.3.1.1.3 Bài tập thí nghiệm .22 3.3.1.1.4 Bài tập đồ thị .23 3.3.1.2 hân loại theo nội dung 23 3.3.1.3 Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tư HS trình dạy học 24 3.3.1.4 hân loại theo hình thức làm 24 3.3.1.4.1 Bài tập tự luận 24 3.3.1.4.2 Bài tập trắc nghiệm khách quan 24 3.3.1.5 hương pháp giải BTVL 25 3.3.1.6 Xây dựng lập luận giải BT 27 3.3.1.6.1 ây dựng lập luận giải tập định tính 27 3.3.1.6.1.1 Bài tập giải thích tượng: 27 3.3.1.6.1.2 Bài tập dự đoán tượng 28 3.3.1.7.Xây dựng lập luận giải tập định lượng 28 3.3.2 Nguyên tắc lựa chọn sử dụng hệ thống BTVL 30 3.3.2.1 Lựa chọn tập 30 3.3.2.2 Sử dụng hệ thống tập 32 3.3.2.2.1 nh thành kiến thức giải BTVL 32 3.3.2.2.2 ải BT tiết BT 33 3.3.2.2.3 ải BT tiết ôn tập 34 3.4 Các kiểu hướng dẫn giải 34 3.4.1 Hướng dẫn học sinh giải BTVL 34 3.4.2 Các kiểu hướng dẫn học sinh giải BTVL 35 3.4.2.1 ướng dẫn theo mẫu (Angorit) 35 3.4.2.2 ướng dẫn tìm tòi 36 3.4.2.3 Định hướng khái qt chương trình hóa 36 Dạy học giải vấn đề 37 Các biện pháp bồi dưỡng NLST cho HS dạy học giải BTVL 40 5.1 Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với trình xây dựng kiến thức 40 5.2 Luyện tập dự đoán, xây dựng giả thuyết 40 5.3 Luyện tập đề xuất phương án kiểm tra giả thuyết 41 5.4 Giải BTST 41 10 Thực trạng việc bồi dưỡng NLST cho HS dạy học giải BTVL chương “Dòng điện xoay chiều” 44 6.1 Mục đích phương pháp điều tra .44 6.1.1 Mục đích 44 6.1.2 Phương pháp 44 6.2 Kết điều tra 45 6.2.1 lợi khó khăn việc bồi dưỡng NLST cho HS 45 6.2.1.1 Thuận lợi 45 6.2.1.2 Khó khăn 45 6.2.2 Quan niệm GV rèn luyện NLST cho Hs lí ảnh hưởng 45 6.2.3 Các giải pháp mà GV sử dụng tiết học giải BT, ôn tập Các hình thức tổ chức .46 6.2.3.1 giải pháp GV sử dụng 46 6.2.3.2 hình thức tổ chức 47 6.2.4 Thể NLST HS, khó khăn sai lầm mắc phải trình giải BT 47 6.2.4.1 Những khó khăn, sai lầm mắc phải giải BT 47 6.2.4.2 Thể NLST HS 48 KẾT LUẬN CHƯƠNG I 49 Chương BỒI DƯỠNG NLST TRONG DẠY HỌC GIẢI BÀI TẬP .50 CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” 50 Mục tiêu dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” .50 1.1 Nội dung kiến thức .50 1.1.1 Dòng điện xoay chiều – Mạch điện xoay chiều không phân nhánh (Mạch R, L, C mắc nối tiếp) 50 1.1.1.1 Suất điện động xoay chiều: Cho khung dây dẫn phẳng có diện tích S quay với tốc độ góc quanh trục vng góc với đường sức từ từ trường có cảm ứng từ B Theo định luật cảm ứng điện từ, 28 Chän B Híng dÉn: : Tõ biĨu thøc u = 141cos(100πt)V, suy hiƯu ®iƯn hiệu dụng U = 100V tần số góc = 100 (rad/s) Cảm kháng cuộn cảm đợc tính theo ZL L 2fL Cờng độ dòng điện công thức mạch I = U/ZL 29 Chọn: - c; - a; - b; - c; - b Hớng dẫn: Vẽ đồ thị i u từ tìm giá trị i biÕt u 30 Chän: - c; - e; - b; - d Híng dÉn: Dùa vào tính chất mạch điện ta tìm độ lệch U pha 31.Chän A Híng dÉn: I  R (L C ) phụ thuộc vào tần số , phụ thuộc vào chu kỳ dòng ®iƯn 32 Chän D Theo gi¶ thiÕt Híng dÉn: L Nếu ta giảm tần số C ZC tăng, ZL giảm ZL = ZC xảy cộng hởng 33 A: sai; B: sai; C: ®óng; D: ®óng; E: sai 34.Chän B Híng dÉn: R đáng kể + /2, cộng hởng ®iƯn 35 Chän C Híng dÉn: Dßng ®iƯn xoay chiỊu đoạn mạch chứa tụ điện sớm pha hiƯu ®iƯn thÕ mét gãc π/2 36 Chän D Híng dÉn: i trƠ pha so víi u, m¹ch cã tÝnh cảm kháng nên mắc với cuộn cảm R 37 Chọn B Hớng dẫn: Các đáp án A, C, D xảy nh B 38 Chọn A Hớng dẫn: hiệu điện cuộn dâu cha giữ không đổi mà thay đổi 39 Chọn D Hớng dẫn: Độ lệch pha cờng độ dòng điện hiệu điện đợc tính theo công thức mạch điện) tan Z L Z C tức phụ thuộc vào R, L, C (bản chất R 40.Chọn D Hớng dẫn: Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh điện dung tụ điện thay đổi thoả mãn điều kiện LC mạch xảy tợng cộng hởng điện Khi cêng ®é dao ®éng cïng pha víi hiƯu ®iƯn thÕ hai đầu đoạn mạch, cờng độ dòng điện hiệu dụng mạch đạt cực đại công suất tiêu thụ trung bình mạch đạt cực đại Hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn cảm đạt cực đại, hiệu điện hiệu dụng hai đầu tụ điện cuộn cảm nhau, tổng trở mạch đạt giá trị nhỏ nhất, hiệu điện hiệu dụng hai đầu điện trở đạt cực đại 41 Chän C Híng dÉn: Xem híng dÉn c©u 40 42 Chọn C Hớng dẫn: Khi mạch điện xảy tợng cộng hởng điện Imax, tăng dần tần số dòng điện xoay chiều cờng độ dòng điện giảm, dung kh¸ng cđa tơ 1 Z C  2 fC C giảm hiệu điện hiệu dụng hai cực tụ điện UC = I.ZC giảm Vậy khẳng định: Hiệu điện hiệu dụng tụ điện tăng sai Chọn C Hớng dẫn: Dựa vào công thức: U R U  ZC ) R  ta suy R U (Z L mạch điện xoay chiều không phân nhánh hiệu điện hiệu dụng hai đầu điện trở nhỏ hiệu điện hiệu dụng hai đầu đoạn mạch 44 Chọn C Hớng dẫn: Công tức tính tổng trở đoạn mạch LRLC mắc nối tiếp R2 Z )2 Z  (Z C 45 Chän D Híng dÉn: Giá trị cực đại hiệu điện U0 = U = 12 V Pha ban đầu dòng điện mà hiệu điện sớm pha dòng điện góc /3 pha ban đầu hiệu điện = /3 46 Chọn D Hớng dẫn: Trong trờng hợp dòng điện xoay chiều qua điện trở biến thiên điều hoà pha với hiệu điện hai đầu điện trở 47 Chọn A Hớng dẫn: Công tức tính tổng trở đoạn mạch RLC mắc 2 nèi tiÕp R   Z ) = 50Ω C lµ Z  (Z L 48 Chän C Híng dÉn: Tõ biÓu thøc u = 200cos100πt(V) suy U = 141V, = 100rad/s vận dụng công thức tính ZL L 2fL , cảm kháng công thức tính dung kh¸ng 1 Z C  2 fC C , c«ng thøc tÝnh tỉng trë Z  R  (Z Z )2 C L biểu thức định luật Ôm I = U/Z, ta tính đợc I = 1A 49 Chän B Híng dÉn: Xem híng dÉn vµ làm tơng tự câu 48 50 Chọn D Hớng dẫn: Dung kháng mạch RLC mắc nối tiếp có giá trị nhỏ cảm kháng tức ZC < ZL Ta giảm tần số dòng điện xoay chiều ZC tăng, ZL giảm đến ZC = ZL xảy tợng cộng hởng điện mạch 51 Chọn C áp dụng công thức Hớng dẫn: tan  ZL Z C tan  , ®ã hiƯu số R cảm kháng dung kháng điện trở mạch 52 Chọn C Hớng dần: Nễu có chênh lệch u i P = IUcos< UI 53 Chọn C Hớng dần: Độ lệch pha dòng điện hiệu điện hai đầu tụ điện /2 Công suất dòng điện không phụ thuộc vào đại lợng 54 Chọn B Hớng dần: Nếu R = cos= 55 Chän C Híng dÉn: U = U/Z thay vµo ta thấy C 56.Chọn A Hớng dẫn: công thức áp dụng cho mạch xoay chiều không phân nhánh 57.Chọn C Hớng dẫn: Công suất toả nhiệt trung bình dòng điện xoay chiều đợc tính theo công thức P = U.I.cosφ 58.Chän D Híng dÉn: C«ng st cđa dòng điện xoay chiều đợc tính theo công thức P = U.I.cos Suy công suất dòng điện xoay chiều phụ thuộc vào cờng độ dòng điện hiệu dụng I mạch, hiệu điện hiệu dụng U hai đầu đoạn mạch, chất mạch điện tần số dòng điện mạch (đực trng độ lệch pha 59.Chọn B Hớng dẫn: Đại lợng k = cos đợc gọi hệ số công suất mạch điện xoay chiều 60 Chọn A Hớng dẫn: Hệ số công suất k = cos Các mạch: + Điện trở R1 nối tiếp với điện trở R2 có =0 + Điện trở R nối tiếp víi cn c¶m L cã < φ