Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Chế tạo một số thí nghiệm về từ phổ 3D của nam châm để dạy học phần từ phổ trong chương trình vật lí phổ thông

Nội dung của sáng kiến tập trung hướng dẫn thiết kế, chế tạo dụng cụ giúp biểu diễn hình ảnh từ phổ nam châm trong không gian ba chiều nhằm đổi mới, nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học môn Vật lí ở trường phổ thông. Mời các bạn cùng tham khảo!

CỘNG HỊA XàHỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc MƠ TẢ GIẢI PHÁP Mã số: … … … …         1. Tên sáng kiến: Chế tạo một số thí nghiệm về từ phổ 3D của nam châm để  dạy học phần từ phổ trong chương trình vật lí phổ thơng .         2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Giáo dục, thiết kế đồ dùng dạy học       3. Mơ tả bản chất của sáng kiến: 3.1. Trình trạng giải pháp đã biết:          Vật lí học là mơn khoa học thực nghiệm nên việc đưa thí nghiệm vào dạy học  để học sinh tiếp cận với con đường nghiên cứu khoa học và hiểu sâu sắc các kiến  thức Vật lí là hết sức cần thiết và có ý nghĩa vơ cùng to lớn. Bởi thơng qua thí  nghiệm, học sinh sẽ được rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, giáo dục tổng hợp, hình thành   tư duy sáng tạo và tinh thần làm việc tập thể.        Trong chương trình vật lí lớp 11, các thí nghiệm ở chương từ trường chỉ được  trang bị   ở mức độ  tối thiếu, các thí nghiệm về  từ  phổ  của nam châm khơng có và  sách giáo khoa chỉ mơ tả thí nghiệm từ phổ trên mặt phẳng ( khơng gian hai chiều).  Việc dạy học theo phương pháp truyền thống làm cho học sinh chưa hiểu kiến thức   của học sinh chưa sâu sắc và thiếu bền vững       Chính vì những lý do trên, với mong muốn góp phần vào việc đổi mới, nâng cao  chất lượng và hiệu quả  dạy học mơn Vật lí   trường phổ  thơng, tơi chọn đề  tài:  “Hướng dẫn thiết kế, chế tạo một số thí nghiệm về hình ảnh từ  phổ  3D của nam   châm để dạy học phần từ phổ trong chương trình vật lí phổ thơng”.            Giới hạn nghiên cứu của đề tài: Nội dung của sáng kiến tập trung hướng  dẫn thiết kế, chế tạo dụng cụ giúp biểu diễn hình ảnh từ  phổ nam châm trong khơng  gian ba chiều .  3.2. Nội dung giải pháp đề nghị cơng nhận là sáng kiến: a) Mục đích của giải pháp là hướng dẫn thiết kế, chế tạo dụng cụ giúp biểu diễn  hình ảnh từ phổ trong khơng gian ba chiều của nam châm  b) Tính mới của giải pháp thể hiện ở việc thiết kế, chế tạo dụng cụ giúp biểu diễn  từ phổ của nam châm trong khơng gian 3 chiều c) Nội dung giải pháp      Để  thiết kế, chế tạo một số thí nghiệm về hình ảnh từ phổ 3D của nam châm  tơi  xin đưa ra giải pháp theo các trình tự như sau:       Vật liệu và dụng cụ để thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm ­  Chai nhựa ­ Hộp nhựa ­ Bìa kiến ­ Băng keo 2 mặt, băng keo trong ­ Kéo, dao, thước, viết            Thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm Đối với nam châm thẳng Cách 1:  Sử dụng chai nhựa để thiết kế Bước 1: Ta đo kích thước của nam châm và dùng viết vẽ lên chai nhựa Bước 2: Dùng dao hoặc kéo cắt theo hình vẽ  của nam châm lên chai. Ở  bước này do   phải cắt theo đường thẳng trên chai nên khó, người cắt nên cẩn thận dùng mũi nhọn   của dao làm thủng chai trước và dùng kéo căt thì sẽ dễ hơn Bước 3: Ta vẽ kích thước của nam châm lên bìa kiến , và thiết kế để  ta có thể  ghép  hình dàng hộp chứa nam châm chừa một mặt trống, sau đó cắt và ghép bìa kiến lại Bước 4: ghép phần hộp vừa dán , để  sao cho dáy hộp lồng vị trong chai,măt trống   quay ra ngồi, để ta để nam châm vào Bước 5: đổ mạt sắt vào chai và ghép nam châm vào , sau đó đặt chai nằm ngang ta lắc   nhẹ sẽ có hình dạng từ phổ của nam châm Hình 1: Từ phổ của nam châm thẳng Cách 1:  Sử dụng hộp nhựa để thiết kế Bước 1: Ta đo kích thước của nam châm và dùng viết vẽ lên đáy hộp nhựa Bước 2: Dùng dao hoặc kéo cắt theo hình vẽ của nam châm lên hộp.  Bước 3: Ta vẽ kích thước của nam châm lên bìa kiến , và thiết kế để  ta có thể  ghép  hình dạng hộp chứa nam châm chừa một mặt trống, sau đó  cắt và ghép bìa kiến lại.  Lưu ý bước này đo chiều cao của hộp cắt bằng nửa bề dày của nam châm Bước 4: ghép phần hộp vừa dán , để  sao cho dáy hộp lồng vị trong chai,măt trống   quay ra ngồi, để ta để nam châm vào            Làm tương tự đối vối hộp th ứ hai. Sau đó ta đặt nam châm vào khung ghép lên   hộp nhựa, và ghép 2 đáy hộp lại, nam châm ở giữa Hình 2: Hộp nhựa sau khi thiết kế đặt nam châm ở giữa 2 hộp Bước 5: đổ mạt sắt vào hai hộp nhựa và cố định bằng keo, sau đó đặt hộp nằm ngang  và thẳng đứng để quan sát từ phổ  Hình 3: Từ phổ của nam châm thẳng ( nam châm đất hiếm) Hình 4: Từ phổ của nam châm thẳng ( nam châm đất hiếm)  Đối với nam châm  ch   ữ U  Bước 1: Ta đo kích thước của nam châm và dùng viết vẽ lên chai nhựa Bước 2: Dùng dao hoặc kéo cắt theo hình vẽ của nam châm lên chai. Do  cắt hình chữ  U nên bước này người cắt nên cẩn thận dùng mũi nhọn của dao làm thủng chai trước   và làm từ từ do Bước 3: Ta vẽ kích thước của nam châm lên bìa kiến , và thiết kế để  ta có thể  ghép  hình dàng hộp chứa nam châm chừa một mặt trống, sau đó cắt và ghép bìa kiến lại Bước 4: ghép phần hộp vừa dán , để  sao cho dáy hộp lồng vị trong chai, măt trống   quay ra ngồi, để ta để nam châm vào Bước 5: đổ mạt sắt vào chai và ghép nam châm vào, sau đó đặt chai nằm ngang ta lắc   nhẹ sẽ có hình dạng từ phổ của nam châm Hình 5: Chai được thiết kế vị trí đặt nam châm bên ngồi Hình 6: Từ phổ của nam châm chữ u Đối với nam châm hình vành khun Bước 1: Ta đo đường kính của nam châm và dùng viết vẽ lên đáy hộp nhựa hình vng  có cạnh là đường kính của nam châm Bước 2: Dùng dao hoặc kéo cắt theo hình vẽ ở đáy hộp.  Bước 3: Ta vẽ  hình vng có kích thước như hình vng trên lên bìa kiến  và thiết kế  để  ta có thể  ghép hình dạng hộp chứa nam châm chừa một mặt trống, sau đó cắt và  ghép bìa kiến lại. Lưu ý bước này đo chiều cao của hộp cắt bằng nửa bề dày của nam   châm Bước 4: ghép phần hộp vừa dán , để  sao cho dáy hộp lồng vị trong chai, mặt trống  quay ra ngồi, để ta để nam châm vào            Làm tương tự đối vối hộp th ứ hai. Sau đó ta đặt nam châm vào khung ghép lên   hộp nhựa, và ghép 2 đáy hộp lại, nam châm ở giữa Hình 7: Hộp nhựa sau khi thiết kế vị trí đặt nam châm ở đáy hộp Bước 5: đổ mạt sắt vào hai hộp nhựa và cố định bằng keo, sau đó đặt hộp nằm ngang  và thẳng đứng để quan sát từ phổ  Hình 8: Từ phổ của nam châm hình vành khun Hình 9: Từ phổ của nam châm hình vành khun Đối với khung giây trịn ( 200 vịng) ­  Sử dụng khung dây của thí nghiệm dịng điện tương tác với nam châm ­ Dùng 1 đĩa nhựa trịn, cho mạt sắt vào đĩa và đặt đĩa trên đĩa trịn của Hình 10: Mạt sắt đặt trong đĩa ­ Đặt đĩa đựng mạt sắt trên đĩa ở giữa khung dây. Cho dịng điện chạy qua khung dây,  và quan sát từ phổ  Hình 11: Từ phổ của dịng điện chạy trong khung dây trịn 3.3. Khả năng áp dụng của giải pháp: ­ Đối tượng áp dụng của giải pháp: + Giáo viên các trường trung học phổ  thơng  áp dụng trong  việc giảng dạy từ  phổ của nam châm + Giáo viên có thể hướng dẫn cho học sinh làm ­ Giải pháp nên áp dụng trong trong tiết học về từ phổ nam châm 3.4. Hiệu quả của giải pháp ­ Giáo viên sử dụng các hộp thiết kế trên để biểu diễn từ phổ, rất thuận lợi khi  cho hoc sinh thấy hình ảnh của từ phổ trong khơng gian ba chiều, giúp học sinh nhận   thức rõ hơn, so với thí nghiệm được mơ tả  trong sách giáo khoa nếu khơng thì giáo   viên chỉ biểu diễn được trong khơng gian 2 chiều ­ Sử dụng hộp thiết kế biểu diễn, chỉ cần đặt vào vị trí thiết kế đặt nam châm,  và mạt sắt vào trong hộp hoặc chai đó là có hình ảnh từ phổ. Khi khơng biểu diễn lấy  nam châm ra, dễ dàng do nam châm bên ngồi hộp, so với khi đặt nam châm trực tiếp  vào mạt sắt ta vẫn có hình  ảnh từ phổ 3 chiều, nhưng gặp khi lấy nam cham ra khỏi   mạt sắt Hình 12: Cách đặt nam châm             ­ Tiết học sơi nổi hơn, học sinh hứng thú, tích cực hơn trong giờ học mơn vật lí ­Học sinh rèn luyện kỹ năng thực hành, quan sát, nhận xét ­ Giúp học sinh nắm bắt kiến thức sâu sắc hơn về đường sức từ của nam châm ­ Giúp học sinh phát triển năng lực khám phá, phát hiện cái mới và năng lực  sáng tạo 5. Những người tham gia tổ chức áp dụng sáng kiến lần đầu:  6. Tài liệu kèm theo: khơng ...  b) Tính mới? ?của? ?giải pháp thể hiện ở việc thiết kế,? ?chế? ?tạo? ?dụng cụ giúp biểu diễn  từ? ?phổ? ?của? ?nam? ?châm? ?trong? ?khơng gian 3 chiều c) Nội dung giải pháp     ? ?Để  thiết kế,? ?chế? ?tạo? ?một? ?số? ?thí? ?nghiệm? ?về? ?hình ảnh? ?từ? ?phổ? ?3D? ?của? ?nam? ?châm? ? tơi ... và thẳng đứng? ?để? ?quan sát? ?từ? ?phổ? ? Hình 3:? ?Từ? ?phổ? ?của? ?nam? ?châm? ?thẳng (? ?nam? ?châm? ?đất hiếm) Hình 4:? ?Từ? ?phổ? ?của? ?nam? ?châm? ?thẳng (? ?nam? ?châm? ?đất hiếm)  Đối với? ?nam? ?châm? ? ch   ữ U  Bước 1: Ta đo kích thước? ?của? ?nam? ?châm? ?và dùng viết vẽ lên chai nhựa... nhẹ sẽ có hình dạng? ?từ? ?phổ? ?của? ?nam? ?châm Hình 5: Chai được thiết kế vị trí đặt? ?nam? ?châm? ?bên ngồi Hình 6:? ?Từ? ?phổ? ?của? ?nam? ?châm? ?chữ u Đối với? ?nam? ?châm? ?hình vành khun Bước 1: Ta đo đường kính? ?của? ?nam? ?châm? ?và dùng viết vẽ lên đáy hộp nhựa hình vng