CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
3.2. K ết quả thực nghiệm sư phạm
3.2.1. Phân tích k ết quả các bài kiểm tra
Sau một thời gian tiến hành các tác động sư phạm theo những phương hướng đã trình bày ở trên, chúng tôi đã yêu cầu các lớp thực nghiệm và đối chứng cùng làm hai bài kiểm tra như sau:
Bài kiểm tra số 1.
Câu 1:(5điểm).
Điện thế là gì? Phân tích rõ ý nghĩa vật lý của điện thế trong điện trường.
Câu 2: (5điểm).
Cho điện tích q = 1,6 .10-10C phân bố đều trên dây dẫn mảnh, dài 8cm.
a) Tìm điện thế tại điểm M nằm trên đường kéo dài dây dẫn, cách trung điểm dây dẫn một khoảng R= 6cm.
b) Dựa vào kết quả trên. Hãy tìm cường độ điện trường tại điểm M. Kết quả bài kiểm tra số 1 của hai lớp được trình bày ở bảng 7.
70
Bảng 7: Kết quả bài kiểm tra số 1
- Tỷ lệ sinh viên có điểm kiểm tra dưới trung bình của lớp thực nghiêm thấp hơn lớp đối chứng là: 18,5%.
- Tỷ lệ sinh viên có điểm kiểm tra đạt loại khá của lớp thực nghiệm cạo hơn lớp đối chứng là: 22,2 %.
+ Qua tính toán chúng tôi thấy :
Điểm trung bình của lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng là: 1,1 điểm.
Hệ số biến thiên V của lớp thực nghiệm thấp hơn lớp đối chứng là: 2,9%.
Bài kiểm tra số 2:
Câu 1: (5điểm).
a)Trình bày tính chất của vật dẫn mang điện.
b) Tìm cường độ điện trường tại một điểm sát mặt ngoài vật dẫn mang điện, giải thích kết quả.
Câu 2: (5điểm).
Cho tụ điện cầu bán kính R1 và R2 giữa các bản chứa đầy điện môi gồm 2 loại: phần giới hạn bởi mặt nón đỉnh O góc đặc Ω có hằng số điện môi ε1, phần còn lại có hằng số điện môi ε2
71
(hình vẽ ). Người ta tích điện cho tụ điện với điện tích Ω.Tìm cường độ điện trường tại điểm M cách tâm O là r (R1< R < R2) và điện dung của tụ điện.
Kết quả bài kiểm tra số 2 của hai lớp đước trình bày ở bảng 8 (xem trang 75).
Tương tự như trên, khi phân tích kết quả cho thấy:
Tỷ lệ sinh viên có điểm kiểm tra dưới trung bình của lớp thực nghiệm thấp hơn lớp đối chứng là 18,5%.
Tỷ lệ sinh viên có điểm kiểm tra đạt loại khá của lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng là 7,5%.
Tỷ lệ sinh viên có điểm kiểm tra đạt loại giỏi của lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng là 14,7 %.
Bảng 8: Kết quả bài kiểm tra số 2.
72
Điểm trung bình của lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng là: 1,2 điểm.
Hệ số biến thiên V của lớp thực nghiệm thấp hơn lớp đối chứng là 10,9%. Qua phân tích kết quả hai bài kiểm tra cho phép kết luận rằng: kết quả nắm tri thức qua các bài kiểm tra của sinh viên lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng. Các bài kiểm tra trên đây còn được chúng tôi xử lý về mặt chất lượng và nhận thấy: Tri thức trong các bài kiểm tra của sinh viên lớp thực nghiệm khá chính xác, ít lầm lẫn về bản chất các đại cương vật lý. Ví dụ, Trong bài kiểm tra sinh viên cả hai lớp thực nghiệm và đối chứng đều phát biểu đúng định nghĩa của điện thế và công thức của điện thế:
Nhưng nhiều sinh viên của lớp thực nghiệm đã phân tích được ý nghĩa của đại lượng AM∝/q0 có đặc điểm là :
- Không phụ thuộc vào dạng đường đi.
- Không phụ thuộc vào điện tích thử q0.
- Chỉ phụ thuộc vào điện trường tĩnh và vị trí của điểm M trong điện trường.
Vì vậy, đại lượng trên đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường.
Còn nhiều sinh viên của lớp đôi chứng đã lầm lẫn giữa khái niệm của điện thế với thế năng của điện tích điểm q0 trong điện trường.
Trong bài kiểm tra số 2, nhiền sinh viên lớp thực nghiệm đã tìm được biểu thức của cường độ điện trường tại một điểm sát mặt ngoài vật dẫn mang điện là :
Và nhận xét được rằng biểu thức này gần giống cường độ điện trường do mặt phẳng rộng vô hạn tích điện đều gây ra, nhưng có trị số tăng lên gấp 2 lần, khá nhiều sinh viên lớp thực nghiệm đã giải thích được kết quả này như sau: Có thể coi vật dẫn mang điện gồm 2 phần:
73
- Phần điện tích sát điểm M ta xét tương tự như điện tích của mặt phẳng rộng vô hạn tích điện đều nên gây ra cường độ điện trường:
- Phần điện tích còn lại sẽ gây ra điện trường có cường độ E2 sao cho cường độ điện trường tổng cộng trong lòng vật dần bằng 0. Còn bên ngoài vật dẫn mang điện thì cường độ điện trường, 𝐸�R1, 𝐸�R2 cùng chiều, cùng độ lớn nên cường độ điện trường do vật dẫn mang điện gây ra phải có độ lớn:
Trong khi đó sinh viên lớp đối chứng lại rất lúng túng, không giải thích được kết quả này.
Đa số sinh viên lớp đối chứng làm gần giống như bài giảng của giáo viên đã trình bày trên lớp.
- Lời giải bài tập của sinh viên lớp thực nghiệm ngắn gọn, lập luận có cơ sở toán học và bản chất của hiện tượng vật lý, chứng tỏ đã hiểu rõ bài tập, vận dụng tri thức vào các trường hợp cụ thể rất chủ động, sáng tạo. Ví dụ trong bài tập của bài kiểm tra số 1 sau khi tìm được biểu thức điện thế tại điểm M nằm trên đường kéo dài dây dẫn, cách trung điểm dây dẫn một đoạn r là:
Đã nhận xét được rằng biểu thức này đúng với mọi điểm nằm trên đường thẳng kéo dài của dây dẫn mang điện. Nên có thể chọn trục tọa độ Đề các có trục Ox trùng với dây dẫn. Điện thế tại mọi điểm trên trục Ox có biểu thức:
Theo gradien điện thế:
𝐸�⃗=-graV
74 Hay:
Mặt khác cường độ điện trường 𝐸� tại mọi điểm trên trục ox, nên:
EY = 0 , EZ = 0 ; Vậy:
𝐸� hướng theo chiều điện thế giảm và có giá trị:
Phần lớn sinh viên lớp đối chứng không thấy được bản chất của gradien điện thế mà chỉ áp dụng một cách máy móc công thức:
Trong bài kiểm tra số 2 thì nhiều sinh viên lớp thực nghiệm đã chọn mặt Gauss là mặt cầu tâm O bán kính r ( có chứa điểm M ta xét) và tính thông lượng cảm ứng điện gửi qua mặt Gauss:
75
Và nhận xét rằng: do tính đối xứng cầu nên cosα =1, mặt khác theo phương tiếp tuyến của mặt phân cách hai môi trường thì cường độ điện trường E không đổi nên tại mọi điểm trên mặt Gauss cường độ điện trường:
E1 = E2 = E Nên:
ΦRD=ε0ε1Er2Ω+ε0ε2Er2(4π-Ω) Theo định lý Gauss :
ΦRD = q Từ đó rút ra kết quả :
Trong khi đó phần lớn sinh viên lớp đối chứng áp dụng một cách máy móc định lý Gauss nên làm sai bài toán.
Qua phân tích trên đây cho phép kết luận rằng:
Sinh viên lớp thực nghiệm nắm tri thức vững vàng, sâu sắc, hiểu rõ bản chất vật lý, vì thế vận dụng linh hoạt và hợp lý tri thức vào các trường hợp cụ thể.
Sinh viên lớp đối chứng nắm tri thức chưa vững chắc, chưa hiểu sâu được bản chất vật lý của các sự vật hiện tượng. Vì thế đã vận dụng một cách máy móc các tri thức đã nghiên cứu.