7. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1. Bài :TỪ TRƯỜNG
Mục tiêu
Kiến thức
Nêu được khái niệm tương tác từ, từ trường , tính chất cơ bản của từ trường. Trình bày được các khái niệm : cảm ứng từ ( phương và chiều), đường sức
từ, từ phổ, những tính chất của đường sức từ.
Trả lời được câu hỏi từ trường đều là gì , đặc điểm vềđường sức từ trong từ
trường đều và nêu được một số ví dụ về từ trường đều.
Kĩ năng
Hoạt động nhĩm trả lời được các câu hỏi trong SGK và các câu hỏi củng cố
bài , mở rộng của GV, phát triển kĩ năng diễn đạt thơng tin bằng lời nĩi. Thực hiện những nhiệm vụ học tập được giao ở lớp và về nhà ( thơng qua
trang Web vật lí GV đã soạn sẵn) , phát triển kĩ năng trả lời các câu trắc nghiệm khách quan theo những yêu cầu của GV thơng qua phần mềm Hot Potatoes.
Kĩ năng tìm hiểu thêm kiến thức thơng qua khai thác mạng internet và trao
đổi với GV qua thưđiện tử.
Kĩ năng sử dụng phần mềm Microsoft PowerPoint ( hay Frontpage) để trình bày và thuyết trình những kiến thức khai thác được .
Thái độ
HS tích cực , tự lực trong học tập với sự hỗ trợ của máy vi tính.
HS hứng thú học tập mơn vật lí nĩi chung và chương “Từ trường” nĩi riêng.
Chuẩn bị
Giáo viên :Tìm những tài liệu liên quan đến bài “Từ Trường” trên mạng internet và địa chỉ những trang Web hay những đoạn phim cĩ liên quan .
cực , tự lực học tập của HS.
Thiết kế bài giảng điện tử.
Thiết kế trang Web vật lí về chương “Từ trường”.
Chuẩn bị phiếu học tập , giao việc cho HS ở lớp và về nhà nhằm phát huy tính tích cực , tự lực học tập của HS.
Dự kiến trao đổi thêm với HS về kiến thức của bài qua thưđiện tử. Học sinh : ơn lại kiến thức về từ trường đã được học ở THCS.
Tiến trình dạy học
Để dạy bài này , GV chia lớp thành 8 nhĩm HS , mỗi nhĩm từ 4 đến 6 học sinh. Các nhĩm hoạt động , tham gia trả lời , thảo luận những tình huống , câu hỏi của GV đặt ra .
Tương tác từ
Cực của nam châm
GV thơng qua máy vi tính , trình chiếu lên màn hình một số loại nam châm và ơn lại kiến thức cho HS qua những câu hỏi :
- Nam châm cĩ mấy cực ? Các cực được kí hiệu như thế nào? - Cĩ thể tách riêng các cực của nam châm được khơng ?
Thí nghiệm về tương tác từ
GV tổ chức các tình huống học tập và xây dựng các câu hỏi hướng dẫn - Khi đánh tay mạnh vào tường , tay sẽ bị đau. Vì sao ? Tương tác này
thuộc loại tương tác nào của vật lí ?
- Nếu cĩ hai điện tích điểm đứng yên đặt gần nhau, cách nhau một khoảng thì hai điện tích điểm đĩ cĩ tương tác với nhau khơng ? Tương tác này thuộc loại tương tác nào của vật lí ?
GV đặt vấn đề : Trong bài học hơm nay ta sẽ học thêm một loại tương tác nữa, đĩ là tương tác từ. Vậy, những tương tác như thế nào được gọi là tương tác từ.
Các câu hỏi hướng dẫn
1. Nhờ máy vi tính , GV chiếu lên màn hình hai thanh nam châm với hai cực Bắc – Nam và đặt câu hỏi : Nếu đặt hai thanh nam châm này lại gần nhau thì chúng sẽ tương tác với nhau như thế nào?
- Nhờ vào hiệu ứng của chương trình Microsoft Powerpoint , GV cĩ thể tạo ra bốn trường hợp để HS cĩ thể thảo luận nhĩm và lựa chọn phương án đúng. + Đưa hai cực cùng tên của hai nam châm lại gần nhau thì chúng hút nhau. + Đưa hai cực cùng tên của hai nam châm lại gần nhau thì chúng đẩy nhau. + Đưa hai cực khác tên của hai nam châm lại gần nhau thì chúng hút nhau. + Đưa hai cực khác tên của hai nam châm lại gần nhau thì chúng đẩy nhau. - Sau khi HS lựa chọn phương án đúng, GV đưa ra kết luận : tương tác giữa hai nam châm với nhau được gọi là tương tác từ.
- GV cho HS tự lực suy nghĩ và trả lời câu C1 trong SGK: Hãy chỉ ra các cực của các nam châm trong hình 26.4.
2.GV tạo hứng thú cho HS qua câu chuyện kể lịch sử về thí nghiệm Ơcxtet để
dẫn dắt đến loại tương tác từ thứ hai. GV chiếu lên màn hình thí nghiệm Ơcxtet:
Đặt một dây dẫn song song với phương của trục nam châm thửđang ở vị trí cân bằng. Cho dịng điện một chiều chạy qua dây dẫn bằng cách nối với nguồn điện một chiều. Yêu cầu HS quan sát và nhận xét hiện tượng xảy ra qua thảo luận trong nhĩm để thấy rõ vấn đề.
+ Phương của kim nam châm trước và sau khi dịng điện chạy qua thay đổi. GV yêu cầu HS thảo luận nhĩm và nêu thêm những vấn đề sau:
- Điều gì xảy ra khi đổi chiều dịng điện ?
- Khi tăng cường độ dịng điện qua dây dẫn thì hiện tượng xảy ra như
thế nào ? Nếu thay dây dẫn mang dịng điện bằng một nam châm đặt ở
vị trí thích hợp thì cĩ tương tác từ khơng ?
Nhờ máy vi tính GV trình chiếu những thí nghiệm thật về các vấn đề trên và hướng dẫn HS: tương tác giữa dịng điện với nam châm cũng là một loại tương tác từ.
3.GV kích thích hứng thú học tập của HS để HS đưa ra nghi vấn : Tương tác từ
xảy ra giữa hai nam châm , giữa dịng điện và nam châm . Vậy , giữa hai dịng
điện cĩ tương tác từ với nhau khơng ?
GV tham khảo ý kiến của từng nhĩm . Sau đĩ, cho chiếu lên màn hình những
đoạn phim : hai dây dẫn được đặt song song ứng với ba trường hợp : + Khi khơng cĩ dịng điện chạy qua hai dây dẫn.
+ Khi cho dịng điện chạy qua hai dây dẫn nhưng ngược chiều. + Khi cho dịng điện chạy qua hai dây dẫn nhưng cùng chiều.
GV yêu cầu HS quan sát và nhận xét hiện tượng xảy ra và đi đến kết luận : tương tác giữa dịng điện với dịng điện cũng là tương tác từ.
4.GV hỏi HS :Vì sao cĩ hiện tượng hút , đẩy ở những loại tương tác từ trên? Sau
đĩ, GV đưa ra đại lượng : lực từ là các lực tương tác trong những trường hợp tương tác từở trên. Về bản chất thì lực do nam châm tác dụng lên nam châm và lực do dịng điện tác dụng lên nam châm là giống nhau và đều gọi là lực từ. GV kích thích hứng thú , tính tích cực của HS khi HS tự suy nghĩ để trả lời các câu hỏi củng cố:
- Trong các loại tương tác sau , tương tác nào là tương tác từ ? Những tương tác cịn lại thuộc loại gì?
+ Mặt Trời và Trái Đất hút nhau.
+ Hai nam châm đặt gần nhau cĩ thể hút hay đẩy nhau.
+ Hai dây dẫn song song đặt gần nhau cĩ thể hút hay đẩy nhau.
Từ trường
Tổ chức tình huống 1:
- Khi một vật gây ra lực hấp dẫn thì mơi trường xung quanh vật gọi là gì ?
- Khi một vật gây ra lực điện thì mơi trường xung quanh vật gọi là gì ? - Vậy , mơi trường xung quanh một vật gây ra lực từ gọi là gì ?
Suy ra vấn đề : Từ trường là gì ? Nguồn gốc gây ra từ trường? Tính chất cơ bản của từ trường ?
Các câu hỏi hướng dẫn
- Xung quanh nam châm hay dịng điện cĩ từ trường khơng ? Vì sao ? Nêu thí nghiệm minh họa.
Sau khi HS thảo luận nhĩm và đưa ra kết quả , GV cho HS quan sát lại thí nghiệm kim nam châm bị lệch khi đặt gần một thanh nam châm hay dịng điện . Điều này chứng tỏ cĩ lực từ tác dụng lên kim nam châm.
- Giữa từ trường và điện tích chuyển động cĩ mối liên hệ gì với nhau khơng ? Nêu phương án thí nghiệm chứng minh.
GV cho HS thảo luận nhĩm để trả lời câu hỏi này. Sau đĩ nhờ máy vi tính trình chiếu phim khi chưa cho dịng điện chạy qua thì kim nam châm khơng bị lệch. Từ đĩ, hướng dẫn HS đi đến kết luận : xung quanh điện tích chuyển động cĩ từ trường. - Hai dây dẫn song song mang dịng điện cùng chiều hay ngược chiều
sẽ tương tác với nhau như thế nào ? Vì sao lại cĩ tương tác đĩ?
- Khi đặt hai cực cùng tên hay khác tên của hai nam châm lại gần nhau thì chúng sẽ tương tác với nhau như thế nào? Vì sao cĩ tương tác đĩ? Từđĩ, GV hướng dẫn HS tính chất cơ bản của từ trường là gây ra lực từ tác dụng lên một nam châm hay một dịng điện đặt trong nĩ.
- GV nhấn mạnh cho HS phân biệt : xung quanh điện tích đứng yên cĩ
điện trường cịn xung quanh điện tích chuyển động vừa cĩ từ trường, vừa cĩ điện trường.
- GV cho HS thảo luận nhĩm và đưa ra những câu hỏi cịn thắc mắc về
từ trường . Ví dụ :
+ Xung quanh nam châm và dịng điện đều cĩ từ trường . Vậy cĩ hai loại từ trường : từ trường của nam châm và từ trường của dịng điện ?
+ Xung quanh điện tích chuyển động cĩ từ trường . Vậy tại sao xung quanh nam châm cũng cĩ từ trường ?
+ Tương tác từ cĩ cùng loại với tương tác điện khơng ? Làm thế nào chứng minh được điều đĩ?
Để trả lời những câu hỏi thắc mắc , tranh luận của HS, địi hỏi GV phải cĩ kinh nghiệm giảng dạy và lời giải đáp hợp lí. Nhưng trước khi đưa ra câu trả lời những thắc mắc của HS , GV phải cho HS tự lực suy nghĩ , hoạt động nhĩm , thảo luận nhĩm và đề ra giải pháp trước.
Tổ chức tình huống 2:
- Đại lượng đặc trưng cho điện trường về mặt tác dụng lực gọi là gì ? - Vậy, đại lượng đặc trưng cho từ trường về mặt tác dụng lực gọi là gì ? HS trả lời theo cách tương tự là cường độ từ trường. Nhưng GV phải nhấn mạnh do từ trước đã gọi đại lượng này là cảm ứng từ nên thành quen, khơng đổi lại và giới thiệu cho HS kí hiệu vectơ cảm ứng từ B.
- Làm thế nào xác định được phương và chiều của của vectơ cảm ứng từ ?
Các câu hỏi hướng dẫn
Nhờ sự hỗ trợ của máy vi tính , GV chiếu đoạn phim về sự định hướng của kim nam châm ( hay cịn gọi là nam châm thử) trong từ trường của một thanh nam châm.
- Hãy nhận xét sự định hướng của kim nam châm tại các điểm khác nhau trong từ trường?
Từ đĩ, GV giới thiệu cho HS cách xác định phương và chiều của cảm ứng từ dựa vào định hướng của kim nam châm giống như SGK.
GV cho HS trả lời câu hỏi C2 trong SGK để HS cĩ thể nắm vững hơn về cách xác
định vectơ cảm ứng từ.
- Hãy nhận xét gĩc lệch của kim nam châm so với phương ban đầu ở
các vị trí khác nhau . Từ đĩ, kết luận về độ lớn của lực từ ứng với những vị trí đĩ.
Từđĩ, GV đưa ra mối liên hệ : lực từ tác dụng lên một đoạn dịng điện ở điểm nào lớn hơn thì cảm ứng từ tại điểm đĩ lớn hơn. Tuy nhiên , sang bài sau ta mới khảo sát cơng thức cụ thểđể tính cảm ứng từ B dựa vào mối liên hệ với lực từ.
Đường sức từ
Tổ chức tình huống 1
- Xung quanh một điện tích đứng yên cĩ điện trường. Làm thế nào để
mơ tảđiện trường ?
- Xung quanh một điện tích chuyển động cĩ từ trường . Làm thế nào để
mơ tả từ trường ?
Từ sự so sánh đĩ, GV đưa ra khái niệm đường sức từ.Vậy, đường sức từ là gì ?
Đường sức từ cĩ đặc điểm gì ? Đường sức từ cĩ chiều được xác định như thế nào ?
Đường sức từ cĩ những tính chất gì ?
Các câu hỏi hướng dẫn
Nhờ sự hỗ trợ của máy vi tính ,GV cho HS xem hai đoạn phim về sự định hướng của kim nam châm xung quanh một thanh nam châm.
o Với đoạn phim 1 :
- Đặt một nam châm thử tại một điểm gần nam châm thẳng . Điều gì xảy ra đối với nam châm thử ?
- Đặt lần lượt các nam châm thứ 2 và thứ 3 vào cùng điểm đĩ, gần nam châm thẳng . Hiện tượng gì xảy ra ? Các nam châm đĩ định hướng như thế nào ?
- Nếu đặt các nam châm thử tại vị trí khác nhau thì chúng định hướng như thế nào ?
- Quan sát hai nam châm thửđặt gần nhau, chúng định hướng ra sao ? - Nếu lần lượt nối các nam châm thửđặt gần nhau thì ta được gì ?
o Với đoạn phim 2 :
- Cĩ nhận xét gì về trục của kim nam châm và những đường cong được vẽ trong phim.
- Từ sự tương tự với tính chất của đường sức điện, các em hãy thảo luận nhĩm để đưa ra một cách đầy đủ nhất các tính chất của đường sức từ.
GV dựa vào sự hỗ trợ của máy vi tính , cho HS quan sát hình vẽ các đường sức từ
ứng với các tính chất.
Tổ chức tình huống 2
- Làm thế nào để quan sát trực quan hình dạng đường sức từ ?
GV dựa vào sự hỗ trợ của máy vi tính, cho HS xem đoạn phim tạo từ phổ của nam châm và cho HS xem hình ảnh từ phổ của các loại nam châm khác nhau.
Từ trường đều:
- Điện trường đều cĩ đặc điểm gì ?
- Đường sức của điện trường đều cĩ hình dạng như thế nào ? - Từ trường đều là từ trường cĩ đặc điểm gì ?
- Đường sức của từ trường đều cĩ hình dạng như thế nào ?
GV hướng dẫn HS trả lời tình huống này thơng qua hoạt động nhĩm, tìm sự tương tự với điện trường đều và cử một nhĩm đại diện phát biểu.
Dựa vào sự hỗ trợ của máy vi tính , GV cho HS quan sát hình ảnh từ phổ trong khoảng giữa hai cực của nam châm hình chữ U .
- Cĩ thể coi các đường mạt sắt trong từ phổ ở hình 26.6 SGK là các
đường sức từđược khơng ? Vì sao ?
GV cho HS thảo luận nhĩm và mỗi nhĩm đưa ra ý kiến của mình. Sau khi trao đổi , thảo luận , GV sẽ đưa ra đáp án và nhận xét chung về tình hoạt động của các nhĩm. GV đưa ra một số tình huống và các câu hỏi trắc nghiệm để với sự hỗ trợ của máy vi tính nhằm củng cố bài giảng cho HS.
Củng cố bài học và nhiệm vụ về nhà của học sinh
Củng cố bài học: GV cho HS trả lời các câu trắc nghiệm khách quan thơng qua phần mềm Hot Potatoes và các câu hỏi định tính sau:
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN 1. Tính chất cơ bản của từ trường là:
A. gây ra lực từ tác dụng lên nam châm hoặc lên dịng điện đặt trong nĩ. B. gây ra lực hấp dẫn lên các vật đặt trong nĩ.
C. gây ra lực đàn hồi tác dụng lên các dịng điện và nam châm đặt trong nĩ. D. gây ra sự biến đổi về tính chất điện của mơi trường xung quanh.
2. Chọn câu SAI : Người ta nhận ra từ trường tồn tại xung quanh dây dẫn mang dịng điện vì :
A. cĩ lực tác dụng lên một dịng điện khác đặt song song cạnh nĩ. B. cĩ lực tác dụng lên một kim nam châm đặt cạnh nĩ.
C. cĩ lực tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động dọc theo nĩ. D. cĩ lực tác dụng lên hạt mang điện đứng yên cạnh nĩ.
3. Chọn câu SAI:
A. Tương tác giữa hai dịng điện là tương tác từ.
B. Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về mặt gây ra lực từ.