SKKN Giảng dạy khái niêm điện thế bằng phương pháp liên hệ giữa trường tĩnh điện và trường hấp dẫn

SKKN Giảng dạy khái niêm điện thế bằng phương pháp liên hệ giữa trường tĩnh điện và trường hấp dẫn 1 MỤC LỤC Trang PHẦN MỘT ĐẶT VẤN ĐỀ 2 1 Lí do chọn đề tài 2 2 Nhiệm vụ của đề tài 2 3 Đối tượng và ph[.]

MỤC LỤC Trang PHẦN MỘT: ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài .2 Nhiệm vụ đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học .3 Phương pháp nghiên cứu Thời gian nghiên cứu .4 PHẦN HAI: NỘI DUNG .3 Chương I: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ PHÁP LÝ CỦA ĐỀ TÀI .3 Cơ sở lý luận Thực trạng việc tổng hợp kiến thức chương vật lí 11 trường THPT Chương II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Giải pháp thực Các biện pháp tổ chức thực Chương III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .13 Kết từ thực tiễn 13 Kết thực nghiệm 13 PHẦN BA: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .14 Lợi ích khã vận dụng 14 Đề xuất kiến nghị .14 SangKienKinhNghiem.net PHẦN MỘT: ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Chương trình vật lí THPT biên soạn theo chiều hướng tinh gọn tiếp cận vật lí đại cho phù hợp với thực tiễn Tuy nhiên chương trình nhìn chung cịn nặng, mang tính hàn lâm Với tiếp cận đổi phương pháp dạy học nay, theo quan điểm chung áp dụng phương pháp dạy học tích cực để đưa học sinh trung tâm trình dạy học Học sinh chủ động khám phá, lĩnh hội kiến thức hướng dẫn, điều khiển giáo viên Một phương pháp dạy học tích cực “Nêu giải vấn đề” Xuất phát từ thực tế giảng dạy học tập khái niệm điện trường vấn đề khó khái niệm “điện thế” vật lý 11[2] lại khó hơn, đưa vấn đề vật lí mang tính trừu tượng khơng người học khó khăn việc xây dựng vân đề nói trên, mà học sinh tiếp nhận kiến thức vừa nêu lại mơ màng, dẫn đến tiếp nhận cách thụ động Với phương châm: “Thay đổi cách nhìn mơn vật lí theo hướng tích cực học sinh” mạnh dạn đưa sáng kiến nhỏ trình giảng dạy: “Giảng dạy khái niêm điện phương pháp liên hệ trường tĩnh điện trường hấp dẫn” Với phương pháp giúp cho người dạy đưa đơn vị kiến thức cách đơn giản mang tính lơgic, đặc biệt làm cho học sinh tiếp thu dễ dàng, thuyết phục nhớ lai kiến thức học vận dụng vào để xây dựng đơn vị kiến thức mới, vấn đề phù hợp với phát huy tính tích cực học sinh học sinh tự xây dựng đơn vị kiến thức mới, qua tạo niềm tin cho thân để phát huy tính tự học, tự nghiên cứu tạo tiền đề cho việc học nghiên cưu khoa học sau Nhiệm vụ đề tài Đề tài nêu giải số vấn đề sau: 2.1 Cơ sở lí luận liên quan đến đề tài: 2.2 Cơ sở thực tế trạng việc giảng dạy hướng dẫn học sinh làm tập vật lí trường THPT SangKienKinhNghiem.net 2.3 Sự tương tác trường tĩnh điện trường hấp dẫn 2.4 Kết đạt Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu: Học sinh lớp 11 THPT 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Học sinh lớp 11B2, 11B3 11B6 trường THPT Hoằng Hóa Giả thuyết khoa học Để thực tốt chương trình sách giáo khoa mơn vật lí 11[2] dạy học theo phương pháp đổi đạt hiệu cao địi hỏi giáo viên phải nghiên cứu, tìm tịi để đưa phương pháp giảng dạy có hiệu nhằm hướng dẫn học sinh biết liên hệ lơgíc làm tốt dạng tập chương trình sách giáo khoa đồng thời phát triển thêm tư lơgíc để lĩnh hội kiến thức nhằm đáp ứng yêu cầu xu giáo dục Phương pháp nghiên cứu Trong trình nghiên cứu sử dụng số phương pháp sau: - Phương pháp điều tra giáo dục - Phương pháp quan sát sư phạm - Phương pháp thông kê, tổng hợp, so sánh - Phương pháp vật lí Thời gian nghiên cứu Đề tài thực hiên từ tháng 09 năm 2016 đến tháng 12 năm 2018 PHẦN HAI: NỘI DUNG Chương I: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ PHÁP LÝ CỦA ĐỀ TÀI Cơ sở lý luận 1.1 Dạy học tương tác gì? Tương tác tác động qua lại chủ thể hành động, thành phần hệ thống hệ thống[4] SangKienKinhNghiem.net Tương tác dạy học tác động qua lại chủ thể người dạy, người học đối tượng dạy học tồn thể thành phần q trình dạy học[3] Quá trình dạy học bao gồm nhiều thành phần khác nhau, có mối tác động qua lại lẫn 1.2 Những ưu điểm dạy học tương tác Tương tác cách thức mục tiêu dạy học[3] - Dạy học tương tác tạo điều kiện hỗ trợ mạnh mẽ hoạt động tương tác đa dạng - Dạy học tương tác định hướng vào người học, coi trọng vốn kiến thức, kinh nghiệm người học, đặt họ vào vị trí trung tâm q trình dạy học - Nội dung học tập gắn với tình thực tiễn, mang tính phức hợp, phù hợp với hứng thú người học - Các nhiệm vụ học tập hỗ trợ phát triển lực vận dụng tri thức vào thực tiễn, giải vấn đề phức hợp, sáng tạo - Phương tiện dạy học hỗ trợ trình tự tìm tòi thi thức người học, tạo điều kiện cho tương tác - Phương pháp dạy học phát huy tính tích cực tự lực, tự điều khiển người học Thực trạng việc tổng hợp kiến thức chương vật lí 11 trường THPT 2.1 Đặc điểm tình hình Qua thực tế dạy kiến thức đa phần giáo viên dùng phương pháp nêu vấn đề nêu giải vấn đề dẫn đến em thấy nhàm chán không hứng thú học tập, khó ghi nhớ, khơng phù hợp với mục tiêu giáo dục nay, dẫn đến kết học tập em không cao 2.2 Thực trạng việc dạy khái niệm “điện ” trường THPT 2.2.1 Thực trạng Khi dạy khái niệm “điện thế” người dạy khó truyền thụ vấn đề mang tính trừu tượng này, làm cho học sinh hiểu lan man không thuyết phục dẫn đến nghi hòai khái niệm điện thế[2] SangKienKinhNghiem.net 2.2.2 Ý tưởng vấn đề Trong trình giảng dạy đơn vị kiến thức mới, giáo viên thường sử dụng phương pháp chia nhóm để học sinh thảo luận, vấn đáp tìm kết luận cho đơn vị kiến thức giáo viên thường kết luận khơng giải thích thêm Từ thực trạng mạnh dạn đưa đề tài “Giảng dạy khái niêm điện phương pháp liên hệ trường tĩnh điện trường hấp dẫn” 2.2.3 Khảo sát chất lượng đầu năm Trước đưa vào vận dụng tơi vận dụng vào năm học 2016-2017 2017-2018 thấy có hiệu để kiểm chứng, năm học 2018-2019 tiến hành khảo sát ba lớp khối 11 trường theo bảng sau: Bảng số liệu khảo sát trước vận dụng Lớp Giỏi Số lượng SL % T.bình Yếu Kém SL % SL % SL % SL % 11B2 42 10 23.8 18 42.9 13 30.9 2.4 0 11B4 42 21.4 15 35.7 16 38.1 4.8 0 11B6 40 17.5 12 30.0 18 55.0 7.5 0 Dự định: - Đối với lớp 11B4 dạy theo phương pháp truyền thống - Đối với lớp 11B2 11B6 vận dụng: Giảng dạy khái niêm “điện thế” phương pháp liên hệ trường tĩnh điện trường hấp dẫn SangKienKinhNghiem.net Chương II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Giải pháp thực 1.1 Nội dung Muốn xây dựng khái niệm điện vật lý 11[2] người dạy cần hình thành giới quan khoa học khái niệm cơng học từ xây dựng kiến thức cơng lực, nhằm tính chất “ ” trường hấp dẫn [1], dẫn đến khái niệm tương tác tĩnh điện cuối đưa khái niệm “Điện ” Theo tính lơgic, hình thành nội dung đơn vị vật lí: Phần học, chương trình vật lí THPT trình bày trước phần điện học, vậy, dùng mơ hình học để mơ tả tượng đồng thời sâu vào phân tích, nghiên cứu chất vấn đề 1.2 Giải pháp Liên hệ trường tĩnh điện trường hấp dẫn Tương tác hấp dẫn Tương tác tĩnh điện Chất điểm m Đện tích điểm q Lực hấp dẫn: Lực tĩnh điện: m0 m Fhd  G r m r E=k q r Tính cộng lự: Tính cộng lực: F  r Cường độ điện trường: Cương độ trường: g G qoq F=k n n F   Fi  Fi i 1 i 1 Nguyên lý chồng chất cường độ cơ: Nguyên lý chồng chất cường độ điện: n n g   gi E   Ei - Thế hấp dẫn - Cơ điểm trường hấp dẫn - Thế tương tác tĩnh điện - Điện điểm điện trường i 1 i 1 Hình Sơ đồ liên hệ SangKienKinhNghiem.net Các biện pháp tổ chức thực 2.1 thực tiến trình xây dựng kiến thức theo sơ đồ sau: Sơ đồ liện hệ Tương tác hấp dẫn Tương tác tĩnh điện Chất điểm m Điện tích điểm q Lực hấp dẫ: Fhd  G Lực tĩnh điện: F = k q o q m0 m r r2 Công làm dịch chuyển chất điểm trường lực thế: A1,2 =Wt1 – Wt2 Trường lực Trái Đất trường lực A1,2  k q0 q k q0 q   r2 r1  Trường tĩnh điện trường lực thế: Thế chất điểm m1, m2, m3 vị trí tương ứng là: Wt1 Wt2 ,Wt3 Tỉ số : Wti ( i = 1, , 3, ) mi Wti điểm định mi trường lực đại lượng đặc trưng khã tương tác trường điểm Tỉ số: Cơng trường tĩnh điện điện tích q làm dịch chuyển điện tích q0: Thế tĩnh điện điện tích thử q1, q2, q3 , tương ứng là: Wt1, Wt2 ,Wt3 Wti Tỉ số : ( i = , 2, 3, ) qi Wti điểm định q0 trường tĩnh điện đại lượng đặc trưng khã dự trữ lượng Tỉ số: Khái niệm điện điểm xác định : VM  SangKienKinhNghiem.net AM  qo Từ sơ đồ (Hình1) ta thấy hai định luật nghịch đảo bình phương khoảng cách, tính cộng tn theo nguyên lý chồng chất, giống mặt toán học Lực hấp dẫn: Fhd  G m0 m r Lực tĩnh điện: F = k qoq r Hình Sơ đồ liên hệ lực hấp dẫn lực tỉnh điện Từ (Hình 2) cho thấy lực hấp dẫn lực tĩnh điện nghịch đảo bình phương theo logic tốn học => Tính chất vật lí Như vậy, mà ta suy trường hấp dẫn cách phân tích định luật chuyển sang trường tĩnh điện với logic hồn tồn chấp nhận tính chất, việc mà bạn cần làm việc thay đổi kí hiệu đồng thời chuyển sang xây dựng khái niệm chấp nhận 2.2 Cần nhắc lại cho học sinh nhớ lại trường lực Trường lực trường lực mà công làm dịch chuyển trường không phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vào trạng thái đầu trạng thái cuối q trình dịch chuyển[2] Cơng làm dịch chuyển vật trường lực độ giảm q trình A1,2 = Wt1 – Wt2 Khi trường lực quen thuộc, trường lực Trái Đất, đồng thời liên hệ với trường tĩnh điện Công làm dịch chuyển chất điểm trường lực thế: Cơng trường tĩnh điện điện tích q làm dịch chuyển điện tích thử q0: k q0 q k q0 q A1,2    r1  r2 A1,2 = Wt1 – Wt2 Hình Sơ đồ liên hệ trường lực trường tĩnh điện SangKienKinhNghiem.net Mơ hình tương tác hai đơn vị kiến thức (1) p q0 h1 r1 (2) q0 r2 h2 q Hình Vật m trường trọng lực Hình Điện tích điểm trừơng tĩnh điện - Từ hình 4: Cho thấy vật m rơi tự tác dụng trọng lực từ độ cao h1 xuống độ cao h2: vật rơi từ vị trí (1) xuống vị trí (2) trọng lực thực cơng: A = mgh1 – mgh2 = Wt1 – Wt2 [1] - Từ (hình 5): Cho thấy tương đương trường tĩnh điện, điện tích thử qo điện trường Vậy điện trường thực cơng lên điện tích thử tác dụng lực điện trường, làm điện tích dịch chuyển từ vị trí (1) đến vị trí (2) điện trường qo, công gọi công lực tĩnh điện 2.2.1 Xây dựng biểu thức công lực tĩnh điện điện tích q sinh thực cơng, làm điện tích qo dịch chuyển Trong q trình dịch chuyển từ vị trí (1) đến vị trí (2) Từ (Hình 5): cách tương tự ta có: A1,2  k q0 q k q0 q   r12  r2 Từ biểu thức ta thấy công lực tĩnh điện, q trình dịch chuyển điện tích khơng phụ thuộc hình dạng đường mà phụ thuộc vào vị SangKienKinhNghiem.net trí điểm đầu vị trí điểm cuối q trình dịch chuyển điện trường Kết hợp với lực ta đến kết luận sau: Trường tĩnh điện tồn xung quanh điện tích trường lực Tương tự trường trọng lực của Trái Đất Khi rút khái niệm cơng lực tĩnh điện kết luận Trường tĩnh điện Trường lực 2.2.2 Khi học sinh nắm trường tĩnh điện trường lực có nghĩa cơng điện trường làm dịch chuyển điện tích từ vị trí (1) đến vị trí (2) độ giảm tương tác điện tích trình dich chuyển A1,2 = Wt1 – Wt2 (*) Wt1: tương tác tĩnh điện điện tích qo vị trí (1) Wt2: tương tác tĩnh điện điện tích qo vị trí (2) Từ tính logíc đó, học sinh thấy tương tự lực hấp dẫn lực bảo toàn Bây ta chuyển từ định nghĩa hiệu tĩnh điện điện tích thử qo hai điểm sang định nghĩa điện điện tích thử điểm Để làm vậy, ta thực hai điểm tùy ý độc lập với nhau: Ta lấy điểm ban đầu i điểm chuẩn có giá trị biết M ta gán giá trị tùy ý cho điện tích thử qo điểm Đặc biệt ta chọn điểm i nằm xa (chặt chẽ vơ cực) tất điện tích mà ta gán gía trị, khơng cho điện tích thử điểm Khi tương tác tĩnh điện cơng làm dịch chuyển điện tích q0 từ vị trí vơ cực (r1 = ) trở vị trí mà ta xét điện trường: k q0 A   W     Wt  t Từ (*) ta có:  rM Ta nói: Wt điện tích thử q0 điểm trừ cơng A  M thực điện tích làm dịch chuyển từ vô cực đến điểm M xét Bằng phép so sánh, học sinh hình dung biến đổi đai lượng có tính trừu tượng tương tác tĩnh so với trường trọng lực Trái Đất tác dụng lên vật 10 SangKienKinhNghiem.net Sau xây dựng hoàn chỉnh tương tác tĩnh điện điện tích đặt điện trường, trở biểu diễn trường trọng lực Trái Đất Thế chất điểm m1, m2, m3 vị trí tương ứng là: Wt1, Wt2 ,Wt3 Wti Tỉ số : ( i = 1, , 3, ) mi Thế tĩnh điện điện tích thử q1, q2, q3, tương ứng là: Wt1, Wt2 ,Wt3 Wt Tỉ số : i ( i = , 2, ) qi Hình Sơ đồ liên hệ Mơ hình tương tác qi N M mi Wti F P r r E q0 Hình Trường hấp dẫn Hình Trường tĩnh điện Giả sử xét vị trí N cố định nằm cách mặt Đất khoảng h (Hình 7), ta đặt chất điểm có khối lượng tương ứng là: m1, m2, m3 mn tương ứng chất điểm vị trí là: Wt1, Wt2, Wt3 .Wtn Xét tỉ số: Wti (i = 1,2, 3, n ) mi Tỉ số có giá trị nào? có phụ thuộc vào mi hay khơng? (trong n số vật đặt thử, mi vật thứ i) Kêt luận: Đại lượng phụ thuộc vào khối lượng Trái Đất, vị trí điểm N so với tâm Trái Đất mà hồn tồn khơng phụ thuộc vào khối lượng vật mi đặt điểm N Từ ta rút cơng thức giả kiến: Wti = ko.mi 11 SangKienKinhNghiem.net (Ko: hệ số đặc trưng mặt lượng trường trọng lực M) Nói cách khác, tỉ số khối lượng giá trị điểm định trường lực đại lượng đặc trưng khã tương tác trường điểm đó[5] Tương tự biểu diễn vị trí điểm M điện trường điện tích điểm q (Hình 8) Giả sử gửi đến điểm M điện tích thử q1, q2, q3 qn tương tác tĩnh điện tương ứng chúng là: Wt1,Wt2,Wt3 Wtn Tiếp tục nêu lên vấn đề tỉ số : Wti ( i = 1, 2, 3, n ) qi Khi học sinh thấy tỉ số khơng phụ thuộc vào độ lớn điện tích thử qi mà phụ thuộc vào vị trí điểm M nguồn gốc sinh điện trường này, điện tích q Thật vậy, tương tự xét trường trọng lực, tỉ số đại lượng vật lí đặc trưng mặt lượng điện trường (dự trữ lượng hay phân bố lượng điện trường) Giá trị gọi “điện thế” điểm xác định Tức đơn vị điện tích điểm điện trường gọi A M điện VM điểm đó: VM  q (1) o VM : điện điểm M: Định nghĩa: Điện điểm M điện trường đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường phương diện tạo đặt điện tích q Nó xác định thương số công lực điện tác dụng lên q q di chuyển từ M vô cực độ lớn q0 xác định biểu thức (1)[2] Nhận xét: Điện vô cực không sau xây dựng khái niệm hiệu điện làm cho học sinh nắm bắt cách nhanh tróng nhẹ nhàng nhiều Chú ý: Giáo viên cần phân tích thuật ngữ “điện thế” cần rõ thể tính vật chất Trường nói chung trường tĩnh điện nói riêng, lần khẳng định cho học sinh tính vật chât trường 12 SangKienKinhNghiem.net Chương III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết từ thực tiễn Như vậy, phép liên hệ so sánh, giúp học sinh tiếp thu khái niệm điện nhẹ nhàng đồng thời hiểu rõ ý nghĩa vật lí đại lượng Kết thực nghiệm Thông qua tiến hành nghiên cứu thực ba lớp với đề tài thu kết theo bảng số liệu sau: Bảng số liệu so sánh sau tiến hành vận dụng đề tài Lớp Giỏi Số lượng T.bình Yếu Kém SL % SL % SL % SL % SL % 11B2 42 22 52.4 14 33.3 14.3 0 0 11B4 42 4.8 12 28.6 19 45.2 21.4 0 11B6 40 15 37.5 17 42.5 20.0 0 0 Qua bảng số liệu thấy sau đưa vào vận dụng đề tài “Giảng dạy khái niêm điện phương pháp liên hệ trường tĩnh điện trường hấp dẫn” kết thật khã quan, cụ thể khơng học sinh yếu khơng cịn, học sinh trung bình giảm rõ rệt mà số học sinh khá, giỏi tăng lên nhều, lớp khơng áp dụng số lượng học sinh khá, giỏi giảm, trung bình giảm, yếu lại tăng lên 13 SangKienKinhNghiem.net PHẦN BA: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Lợi ích khã vận dụng 1.1 Lợi ích - Nội dung giải pháp góp phần giúp giáo viên định hướng, rèn kỹ tạo tầm nhìn từ tổng quát đến chi tiết trước yêu cầu, vấn đề; nâng cao lực tổng hợp, phân tích phần kiến thức thành mối tương quan - Đối với học sinh qua việc liên hệ “trường hấp dẫn” “trường tĩnh điện” làm cho học sinh tiếp thu dễ dàng, thuyết phục nhớ lai kiến thức học vận dụng vào để xây dựng đơn vị kiến thức mới, vấn đề góp phần phát huy tính chủ động, sáng tạo tích cực học sinh từ em tự xây dựng đơn vị kiến thức mới, qua tạo niềm tin cho thân để phát huy tính tự học, tự nghiên cứu tạo tiền đề cho việc học nghiên cưu khoa học sau 1.2 Khả vận dụng - Đề tài giúp cho giáo viên truyền thụ đơn vị kiến thức học sinh tự tin tiếp nhận, có cách suy nghĩ để giải vấn đề cách đắn - Đề tài hầu hết trường vận dụng, thực để góp phần phát huy tính tích cực, tự học tự nghiên cứu học Đề xuất kiến nghị Để nâng cao chất lượng học tập lòng ham mê mơn vật lí, tơi nhận thấy cần thiết tiếp cận với phương pháp giảng dạy phù hợp với yêu cầu lấy học sinh làm trung tâm, việc vận dụng “Giảng dạy khái niêm điện phương pháp liên hệ trường tĩnh điện trường hấp dẫn” phương pháp có hiệu Trong năm học tiếp theo, tơi tiếp tục cải tiến, phát huy tìm tòi phương pháp để truyền đạt cho học sinh Do thời gian có hạn nên đề tài chưa áp dụng rộng rãi trường, áp dụng trường nhà, chắn khơng tránh hết thiếu sót Vì mong góp ý q thầy giáo, bạn đồng 14 SangKienKinhNghiem.net nghiệp để đề tài hoàn thiện áp dụng phổ biến năm học tới Xin chấn thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 26 tháng 04 năm 2019 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người viết đề tài Lê Văn Tuấn 15 SangKienKinhNghiem.net TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sách giáo khoa vật lý 10 Cơ bản, NXBGD năm 2008 [2] Sách giáo khoa vật lý 11 Cơ bản, NXBGD năm 2009 [3] Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường (2014): Lí luận dạy học đại NXB Đại học sư phạm Hà Nội [4] www.tailieu.vn [5] Mạng Internet [6] Sách “tôi giỏi bạn thế” đọc online mạng internet [7].Cơ sở vật lí tập I - ĐAVI HALLIDAY – ROBERTRESNICK – JEARLWALKER [8].Tài liệu chuẩn kiến thức vật lí 10 NXBGD năm 2011 [9].Tài liệu chuẩn kiến thức vật lí 11 NXBGD năm 2011 16 SangKienKinhNghiem.net ... cận với phương pháp giảng dạy phù hợp với yêu cầu lấy học sinh làm trung tâm, việc vận dụng ? ?Giảng dạy khái niêm điện phương pháp liên hệ trường tĩnh điện trường hấp dẫn? ?? phương pháp có hiệu Trong... định: - Đối với lớp 11B4 dạy theo phương pháp truyền thống - Đối với lớp 11B2 11B6 vận dụng: Giảng dạy khái niêm ? ?điện thế? ?? phương pháp liên hệ trường tĩnh điện trường hấp dẫn SangKienKinhNghiem.net... thời sâu vào phân tích, nghiên cứu chất vấn đề 1.2 Giải pháp Liên hệ trường tĩnh điện trường hấp dẫn Tương tác hấp dẫn Tương tác tĩnh điện Chất điểm m Đện tích điểm q Lực hấp dẫn: Lực tĩnh điện: