Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh khi dạy học chương từ trường vật lí 11

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN ĐĂNG HIỀN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH KHI DẠY HỌC CHƯƠNG "TỪ TRƯỜNG"VẬT LÍ 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2018 Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN ĐĂNG HIỀN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH KHI DẠY HỌC CHƯƠNG "TỪ TRƯỜNG"VẬT LÍ 11 Ngành: Lý luận phương pháp dạy học mơn vật lí Mã ngành: 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM XUÂN QUẾ THÁI NGUYÊN - 2018 Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn hoàn toàn trung thực, chưa công bố cơng trình tác giả khác Thái Nguyên, tháng năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Đăng Hiền i Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục LỜI CẢM ƠN Trong trình thực hồn thành luận văn này, tơi nhận quan tâm, động viên giúp đỡ lớn từ q Thầy cơ, đồng nghiệp, gia đình bạn bè Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến: Thầy PGS.TS Phạm Xuân Quế, người trực tiếp hướng dẫn mặt chuyên môn, tận tâm, tận tình dạy, truyền đạt kinh nghiệm, người động viên giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn suốt q trình thực luận văn Quý thầy cô Khoa Vật lí, trường Đại học Sư phạm Thái Ngun ln tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất ý kiến đóng góp chân tình để tơi hồn thiện luận văn Ban giám hiệu, q Thầy tổ Vật lí- Cơng nghệ trường THPT Tiên Du số 1, trường THPT Nguyễn Đăng Đạo, Tiên Du, Bắc Ninh tạo điều kiện, quan tâm giúp đỡ tơi q trình thực nghiệm sư phạm Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình bạn bè hết lòng quan tâm, động viên, cổ vũ giúp đỡ học tập, nghiên cứu giúp tơi có thêm nghị lực để hồn thành luận văn Bắc Ninh, tháng năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Đăng Hiền ii Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài Cấu trúc luận văn Chương CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ MƠN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 1.1 Mục tiêu, nội dung nhiệm vụ dạy học mơn Vật lí trường THPT 1.1.1 Chương trình Vật lí hành 1.1.2 Dạy học chương trình Vật lí hành 1.1.3 Các nhiệm vụ chung dạy học Vật lí trường THPT 1.2 Năng lực giải vấn đề học sinh 1.2.1 Khái niệm, đặc điểm lực, lực học sinh THPT 1.2.2 Năng lực giải vấn đề học sinh 10 1.3 Đổi phương pháp dạy học dạy học Vật lí trường THPT 12 1.3.1 Khái niệm đổi phương pháp dạy học 12 1.3.2 Một số biện pháp đổi PPDH 13 iii Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục 1.3.3 Đổi phương pháp dạy học dạy học Vật lí trường THPT 13 1.4 Dạy học phát giải vấn đề theo định hướng phát triển lực giải vấn đề học sinh 13 1.4.1 Dạy học phát giải vấn 13 1.4.2 Dạy học phát giải vấn đề mơn Vật lí 16 1.5 Vai trị thí nghiệm dạy học Vật lí trường phổ thông 18 1.6 Khảo sát thực trạng sử dụng thí nghiệm dạy học Vật lí phần kiến thức “Từ trường” cho học sinh trường THPT Tiên Du số 1, THPT Nguyễn Đăng Đạo tỉnh Bắc Ninh 18 1.6.1 Mục đích khảo sát 18 1.6.2 Phương pháp khảo sát 19 1.6.3 Đối tượng khảo sát 19 1.6.4 Kết khảo sát 19 Kết luận chương 21 Chương TỔ CHỨC DẠY HỌC PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG VẬT LÍ 11 THPT THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 22 2.1 Mục tiêu dạy học kiến thức chương “Từ trường” chương trình SGK Vật lí 11 THPT 22 2.1.1 Mục tiêu kiến thức 22 2.1.2 Mục tiêu kỹ 23 2.1.3 Mục tiêu thái độ 23 2.1.4 Mục tiêu phát triển lực, tư 23 2.2 Thực trạng dạy học chương “Từ trường” Vật lí 11 24 2.2.1 Mục đích điều tra 24 2.2.2 Phương pháp điều tra 24 2.2.3 Đối tượng điều tra 24 2.2.4 Kết điều tra 24 2.2.5 Thuận lợi 26 2.2.6 Khó khăn 26 iv Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục 2.3 Tổ chức dạy học phát giải vấn đề chương “Từ trường” theo hướng phát triển lực giải vấn đề học sinh 27 2.3.1 Nghiên cứu cải tiến xây dựng chương trình dạy học chương “Từ trường” Vật lí 11 27 2.3.2 Sử dụng thí nghiệm SGK thí nghiệm vào trình dạy học 27 2.3.3 Thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức phần từ trường SGK vật lý 11 theo định hướng phát triển lực giải vấn đề 36 Kết luận chương 60 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 61 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 61 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 61 3.3 Đối tượng thời gian tiến hành thực nghiệm sư phạm 61 3.4 Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm 61 3.5 Phương pháp đánh giá thực nghiệm sư phạm 61 3.5.1 Tiêu chí đánh giá 61 3.5.2 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 62 3.6 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 62 3.6.1 Đánh giá định tính 62 3.6.2 Đánh giá định lượng 67 Kết luận chương 76 KẾT LUẬN CHUNG 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC v Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT 10 11 12 13 Viết tắt DH ĐHSP, CĐSP GD & ĐT GQVĐ GV HS NXB PPDH SGK THPT TN TNSP TS Viết đầy đủ Dạy học Đại học sư phạm, Cao đẳng sư phạm Giáo dục Đào tạo Giải vấn đề Giáo viên Học sinh Nhà xuất Phương pháp dạy học Sách giáo khoa Trung học phổ thơng Thí nghiệm Thực nghiệm sư phạm Tiến sỹ iv Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Cấu trúc lực giải vấn đề 11 Bảng 1.2: Mức độ sử dụng TN GV dạy học chương từ trường Vật lí 11 THPT 19 Bảng 1.3: Đánh giá tầm quan trọng việc sử dụng thí nghiệm dạy học cho HS 19 Bảng 1.4: Ý kiến GV khó khăn tổ chức dạy học có thí nghiệm 20 Bảng 1.5: Thái độ HS hoạt động dạy học có thí nghiệm chương “Từ trường” Vật lí 11 THPT 20 Bảng 1.6: Ý kiến HS tác dụng việc sử dụng thí nghiệm dạy học 20 Bảng 2.1: Những phương pháp GV thường dùng trình dạy học chương “Từ trường - Vật lí 11 THPT” 24 Bảng 2.2: Đánh giá cần thiết việc tổ chức dạy học PH GQVĐ cho HS 25 Bảng 2.3: Ý kiến GV khó khăn tổ chức dạy học PH GQVĐ 25 Bảng 2.4: Thái độ HS hoạt động dạy học PH GQVĐ chương “Từ trường” Vật lí 11THPT 25 Bảng 2.5: Ý kiến HS hiệu việc tham gia hoạt động học tập theo phương pháp PH GQVĐ 26 Bảng 2.6: Tiêu chí đánh giá lực GQVĐ hoạt động dạy học GQVĐ kiến thức: “Nam châm” 40 Bảng 2.7: Tiêu chí đánh giá lực GQVĐ hoạt động dạy học GQVĐ kiến thức: “Từ tính dịng điện” 43 Bảng 2.8: Tiêu chí đánh giá lực GQVĐ hoạt động dạy học GQVĐ kiến thức: “từ trường” 47 Bảng 2.9: Tiêu chí đánh giá lực GQVĐ hoạt động dạy học GQVĐ kiến thức: “đường sức từ” 53 Bảng 2.10: Tiêu chí đánh giá lực GQVĐ hoạt động dạy học GQVĐ kiến thức: “Lực từ” 58 Bảng 3.1: Thống kê mức độ đạt lực GQVĐ HS tham gia hoạt động dạy học kiến thức nam châm 67 Bảng 3.2: Thống kê mức độ đạt lực GQVĐ HS tham gia hoạt động dạy học kiến thức từ tính dịng điện 68 v Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục Bảng 3.3: Thống kê mức độ đạt lực GQVĐ HS tham gia hoạt động dạy học kiến thức từ trường 69 Bảng 3.4: Thống kê mức độ đạt lực GQVĐ HS tham gia hoạt động dạy học kiến thức đường sức từ 70 Bảng 3.5: Thống kê mức độ đạt lực GQVĐ HS tham gia hoạt động dạy học kiến thức lực từ 71 Bảng 3.6: Thống kê mức độ đạt lực GQVĐ HS tham gia hoạt động dạy học kiến thức cảm ứng từ 72 Bảng 3.7: Thống kê mức độ đạt lực GQVĐ HS tham gia hoạt động dạy học kiến thức thức từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt 73 Bảng 3.8: Thống kê tỉ lệ % HS đạt mức theo tiêu chí đánh giá lực GQVĐ tiến trình dạy học 73 Bảng 3.9: Thống kê tỉ lệ % HS đạt mức theo tiêu chí đánh giá lực GQVĐ tiến trình dạy học 74 Bảng 3.10: Thống kê tỉ lệ % HS đạt mức theo tiêu chí đánh giá lực GQVĐ tiến trình dạy học 75 vi Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục Hoạt động HS - Đề xuất giả thuyết: Độ lớn lực từ tác - Nếu HS không đề xuất giả thuyết GV dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện phụ thực gợi ý sau: thuộc vào cường độ dòng điện + Đã biết, phương, chiều lực từ phụ thuộc vào phương, chiều dịng điện nên độ lớn lực từ phụ thuộc vào độ lớn - Đề xuất giả thuyết: Độ lớn lực từ tác cường độ dòng điện khơng? dụng lên đoạn dây dẫn mang dịng điện phụ + Trong TN xác định phương chiều lực thuộc vào chiều dài l đoạn dây dẫn từ, người ta nghiên cứu lực tác dụng lên đoạn dòng điện thẳng cách khảo sát cạnh khung dây hình chữ nhật đặt - Đề xuất giả thuyết: Độ lớn lực từ tác từ trường nam châm chữ U, dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện phụ quay khung dây để cạnh từ trường thuộc vào góc α tạo hướng dòng điện (chiều dài đoạn dây dẫn thay đổi) lực từ hướng đường sức từ có thay đổi khơng, có thay đổi * Thiết kế chi tiết TN nêu thao tác tiến nào? hanh với TN để kiểm chứng giả thuyết + Đã biết, đường sức từ song song đoạn - Nhóm HS hồn thiện thiết kế mơ tả TN: dây dẫn mang dịng điện khơng chịu Lựa chọn nam châm chữ U để tạo từ trường lực tác dụng (lực từ F không), đoạn đều, sử dụng khung dây hình chữ nhật có dây mang dịng điện đặt vng góc với chiều dài khác nhau, bố trí cho cạnh đường sức từ lực F lớn Vậy khung dây nằm từ trường đều, đường sức từ hợp với đoạn dây dẫn mang khung dây nối với nguồn điện Sử dụng lực dòng điện góc α lực từ có phụ thuộc góc kế, cân để đo lực α không? Trợ giúp GV - Hãy thiết kế chi tiết TN? - Thông báo trước lớp phương án khả thi sử dụng cân lực từ - Để kiểm tra dự đoán lực từ phụ thuộc vào cường độ dòng điện, chiều dài dây dẫn góc α, ta tiến hành TN nào? - Hãy đề xuất thao tác để tiến hành TN ? - Giới thiệu TN sử dụng để khảo sát lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang - Trong TN ta đo lực F thay đổi đại lượng, giữ nguyên đại lượng khác: TN1: Giữ α l khơng đổi, cịn I thay đổi Lập bảng biểu diễn phụ thuộc lực từ F cường độ dịng điện I TN2 Giữ α I khơng đổi l thay đổi Lập bảng biểu diễn phụ thuộc lực từ F chiều dài dây dẫn điện l TN3 Giữ I l không đổi thay đổi góc α Lập bảng biểu diễn phụ thuộc F sinα - Dùng biến trở để thay đổi cường độ dòng điện; Thay khung dây có chiều dài khác Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục Trợ giúp GV dòng điện: TN “Lực từ cảm ứng điện từ”, Video clip TN cân Cotton, TN ảo Cân lực từ Phiếu học tập - Chuẩn bị sẵn hướng dẫn thực Hoạt động HS (thay đổi chiều dài l) để đặt cạnh từ trường nam châm chữ U; Thay đổi góc cách xoay nam châm chữ U * Tổ chức tiến hành TN Nội dung hoạt động, phương tiện dậy học góc Tên Góc Góc phân tích Góc trải nghiệm Góc quan sát Góc áp dụng Nội dung HĐ HS đọc sách giáo khoa, xử lí số liệu bảng kết đo được, trả lời câu hỏi GV yêu cầu Học sinh làm thí nghiệm Phương tiện Sách giáo khoa, bảng số liệu, phiếu học tập, bút, vở, máy tính cầm tay HS FX500 Làm thí nghiệm ảo, thực giải số tập đơn giản Máy vi tính, phiếu học tập, tập tính tốn đơn giản, máy tính cầm tay HS FX500 Bộ thí nghiệm “Lực từ cảm ứng từ”, phiếu học tập, máy tính cầm tay HS FX500 Học sinh xem Video Máy vi tính, clip sử dụng đầu DVD hình, phiếu học tập Trợ giúp GV Dự kiến kết Phát biểu phụ thuộc lực từ F vào đại lượng I, l góc α Hình thành NL phân tích, đánh giá Tìm phụ thuộc lực từ F vào đại lượng I, l góc α Hình thành NL thực nghiệm Tìm phụ thuộc lực từ F vào đại lượng I, l góc α Hình thành NL quan sát, thu thập thơng Áp dụng cơng thức tính cảm ứng từ tập đơn giản Hình thành NL sử dụng kiến thức VL Hoạt động HS Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục - Tổ chức cho HS lựa chọn góc xuất phát - Trợ giúp nhóm HS góc: + Với góc trải nghiệm, yêu cầu HS thực bước TN thật “Lực từ cảm ứng điện từ” +Hướng dẫn HS bước thao tác với TN, cách đọc số liệu, sai số +Với góc quan sát, yêu cầu HS biết quan sát video clip cân TN, đọc kết TN để điền vào phiếu học tập - Lựa chọn góc xuất phát di chuyển đến vị trí học tập - Tại góc trải nghiệm, HS làmđược: +TN1: Đặt mặt phẳng khung dây vng góc đường sức từ (α=900) dùng khung dây có cạnh AB dài xác định (l=8cm), dùng núm xoay thay đổi I (quan sát qua Ampe kế), số lực kế cho biết độ lớn lực F +TN2: Đặt mặt phẳng khung dây vng góc đường sức từ (α=900) thay đổi khung dây có cạnh dài khác nhau, số lực kế cho biết độ lớn lực F +TN3: Khung dây có trục xoay góc đo độ xoay, số lực kế cho biết độ lớn lực F Ghi kết vào phiếu học tập, nêu nhận xét quan hệ lực F đại lượng I, l góc α -Tại góc quan sát, HS thấy làm được: + Hình ảnh điều chỉnh cân vị trí cân bằng: dịch chuyển chạy đòn cân, vặn núm tinh chỉnh ghi lại số N0 cân + Thay đổi đại lượng I, l góc α Quan sát thấy cân bị lệch lực từ tác dụng lên khung dây Để đọc giá trị lực từ điều chỉnh núm tinh chỉnh cho địn cân trở vị trí cânbằng + Ghi số N cân Giá trị lực từ tác dụng lên đòn cân (N N ) 10-4N + Với góc áp dụng, yêu cầu HS thao tác với TN ảo cài đặt sẵn máy vi tính Ghi kết vào phiếu học tập, nêu nhận xét quan hệ lực F đại lượng I, l góc α -Tại góc áp dụng, HS thực được: + Bấm thả dây cho lực kế số Bật cơng tắc cho dịng điện chạy vào khung dây (Bên trái), dòng điện vào nam châm điện (Bên phải) Điều chỉnh để hai ampe kế giá trị Chọn thay Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục + Với góc áp dụng, yêu cầu HS xử lí số liệu TN thực - Hướng dẫn nhóm HS chuyển sang góc học tập đổi đại lượng Bấm nhập bảng số liệu Ghi kết vào phiếu học tập, nêu nhận xét quan hệ lực F đại lượng I, l góc α +Tại góc áp dụng, bố trí sẵn bảng kết TN, nhóm HS sử dụng máy tính cá nhân xử lí số liệu Ghi kết vào phiếu học tập, nêu nhận xét quan hệ lực F đại lượng I, l góc α - Chuyển sang góc học tập theo hướng dẫn GV c Hoạt động 3: Thảo luận kết TN, rút kết luận Trợ giúp GV Hoạt động HS - Ở cuối q trình hoạt động theo góc, yêu Đại diện nhóm HS báo cáo kết làm TN góc: cầu nhóm HS báo cáo kết TN + Căn vào kết làm TN, phân tích số -Trợ giúp HS phân tích số liệu, rút liệu đối chiếu với giả thuyết, nhận thấy: kết luận cần thiết F tỉ lệ với I l góc α khơng đổi F tỉ lệ với l I góc α không đổi - Yêu cầu HS thảo luận đề xuất giả thuyết F khơng tỉ lệ với góc α I l không đổi - Đề xuất giả thuyết mới: F tỉ lệ thuận phụ thuộc gi a lực F góc α - Yêu cầu HS kiểm chứng giả thuyết với sinα - Thực tính tốn thơng qua bảng số thơng qua số liệu từ TN làm liệu để kiểm tra giả thuyết vừa đề xuất: Yêu cầu nhóm HS rút kết luận + Ghi nhận giả thuyết Kết luận: Độ lớn F lực từ tác dụng lên Hỏi: Khi thay đổi độ lớn từ trường đoạn dây dẫn mang dòng điện tỉ lệ thuận dùng (bằng cách tăng giảm cường với cường độ dòng điện I chạy qua đoạn độ dòng điện I nuôi nam châm điện, thay dây dẫn, tỉ lệ thuận với chiều dài l nam châm khác ), liệu ứng với từ đoạn dây dẫn tỉ lệ với sin góc hợp trường khác nhau, mối quan hệ có dịng điện đường sức từ, nghĩa F/Ilsinα=hằng số (B) thay đổi không? Hỏi: Vậy ứng với từ trường khác * Tìm hiểu ý nghĩa số - Các nhóm quan sát TN trải qua, thực tỉ số F/I.l.sinα có khác khơng? Hỏi: Tỉ số F/I.l.sinαc quan hệ TN cần thiết trả lời: F tỉ lệ với I.l.sinα cường độ dịng điện ni nam với từ trường? Gợi ý đặt B = F/I.l.sinα đại lượng đặc châm tăng (B tăng) F tăng ngược lại trưng cho từ trường mặt lực từ gọi -Trả lời: Khác (phụ thuộc thân Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục Hoạt động HS nam châm) -Trả lời: Với nam châm định thương số F/I.l.sinα khơng đổi, đặc trưng cho từ trường phương diện tác dụng lực lớn hay nhỏ - Nêu độ lớn, đơn vị cảm ứng từ Trợ giúp GV cảm ứng từ từ trường Hoạt động4: Tìm hiểu ngun lí chồng chất từ trường Trợ giúp GV Hoạt động HS - Thông báo: Trong thực tế, người ta - Ghi nhớ, nhận biết được: thường biết cảm ứng từ điểm từ trường cần xác định lực từ F.Biểu thức - Nguyên lí chồng chất từ trường tính: F=B.I.l.sinα - Thông báo: Nếu điểm M, từ trường nam châm véc tơ B1, từ trường nam châm hai véc tơ B2 từ trường tổng hợp hai nam châm véc tơ B véc tơ B1 cộng véc tơ B2 Hoạt động 5: Củng cố vận dụng kiến thức Trợ giúp GV Hoạt động học HS - Tự lực làm việc tập câu hỏi SGK - Yêu cầu HS giải tập SGK - Trình bày lời giải theo yêu cầu GV - Hướng dẫn, giải đáp * Đánh giá lực GQVĐ HS - Đánh giá định tính: Thơng qua quan sát, ghi chép GV trình tổ chức hoạt động dạy học GQVĐ - Đánh giá định lượng: Việc đánh giá thực thông qua bảng đánh giá lực GQVĐ HS sản phẩm HS sau tham gia hoạt động dạy học GQVĐ: Bảng 2.11: Tiêu chí đánh giá lực GQVĐ hoạt động dạy học GQVĐ kiến thức: “Cảm ứng từ” Thành tố Tìm hiểu, Mức độ Tiêu chí Đặt câu hỏi liên quan Mức độ I Mức độ Mức độ Đặt câu hỏi liên quan đến cảm ứng từ Đặt số câu hỏi liên quan đến cảm ứng từ Phát vấn đề câu hỏi Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục khám phá vấn đề Phát biểu nhu cầu Phát nhu cầu cần giải chưa đầy đủ Đề xuất lựa chọn giải pháp Trình bày thơng tin liên quan đến cảm ứng từ: Định nghĩa, đặc điểm véc tơ cảm ứng từ Đề xuất ý tưởng, giải pháp làm TN tìm hiểu kiến thức cảm ứng từ Nêu hai thông tin liên quan đến cảm ứng từ: Định nghĩa, đặc điểm véc tơ cảm ứng từ Nêu ý tưởng, giải pháp làm TN tìm hiểu kiến thức cảm ứng từ chưa diễn đạt Làm TN tìm hiểu kiến thứccảm ứng từ theo phương án đề xuất có hướng dẫn giáo viên cịn lúng túng Thu thập số liệu Lập kế hoạch, thực giải pháp Thực giải pháp Làm TN tìm hiểu kiến thức cảm ứng từ theo phương án đề xuất Phát Phát biểu nhu nhu cầu cần giải cầu cần giải quyết cần thảo độc lập luận với bạn có hướng dẫn GV Nêu số Nêu đầy đủ thông tin liên quan thông tin liên đến cảm ứng từ: quan đến cảm ứng Định nghĩa, đặc từ: Định nghĩa, đặc điểm véc tơ điểm véc tơ cảm cảm ứng từ ứng từ Nêu ý tưởng, giải pháp làm TN tìm hiểu kiến thức cảm ứng từ chưa diễn đạt Làm TN tìm hiểu kiến thức cảm ứng từ theo phương án đề xuất có hướng dẫn giáo viên Nêu ý tưởng, đề xuất giải pháp làm TN tìm hiểu kiến thức cảm ứng từ cách xác Tự làm TN tìm hiểu kiến thức cảm ứng từ theo phương án đề xuất (theo nhóm, cá nhân) cịn lúng túng Tổng hợp, trình Xử lí số liệu Tự thu thập, xử lí số bày kết thu liệu, tổng hợp kết Nhận xét Nêu Nêu vài Nêu xác Đánh ưu điểm, nhược ưu, nhược ưu, nhược điểm ưu, nhược điểm giá điểm điểm phưng phương án làm phương án làm TN phản phương án làm án làm TN tìm TN tìm hiểu kiến tìm hiểu kiến thức ánh giải TN tìm hiểu hiểu kiến thức thức cảm ứng từ cảm ứng từ mà cá pháp kiến thức cảm cảm ứng từ mà mà cá nhân vừa nhân vừa thực ứng từ mà cá cá nhân vừa thực thực hiện Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục nhân vừa thực Phụ lục 4: Bài soạn từ trường dòng điện chạy dây dẫn có hình dạng đặc biệt I MỤC TIÊU Kiến thức: phương chiều viết biểu thức tính độ lớn véc tơ cảm ứng từ dịng điện chạy dây dẫn có hình dạng khác Xác định Kỹ năng: - Xác định độ lớn, phương, chiều vecto cảm ứng từ điểm từ trường gây dòng điện thẳng dài, dòng điện tròn - Xác định độ lớn, phương, chiều vecto cảm ứng từ điểm lịng ống dây có dịng điện chạy qua - Vận dụng kiến thức học làm tập (đặc biệt tập nguyên lý chòng chất từ trường ) Thái độ: - Tích cực, tự giác, có u thích mơn vật lí học Phát triển lực: - lực tự học - lực hợp tác - lực sáng tạo, giải vấn đề II TRỌNG TÂM - Độ lớn cảm ứng từ điểm cách dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I khoảng r chân khơng tính cơng thức: B  2.107 I r I đo ampe, r đo mét, B đo tesla - Độ lớn cảm ứng từ tâm khung dây hình trịn bán kính R mang dịng điện I 7 chân không: B  2.10 N I R I đo ampe, R đo mét, N số vòng dây khung - Cảm ứng từ B lịng ống dây dài l, có N vịng dây có dịng điện I chạy qua, tính cơng thức B  4.107 N I hay l B  4.107 nI Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục I đo ampe, l đo mét, n = N số vòng dây mét chiều dài ống l dây - Vẽ đường sức từ biểu diễn từ trường dòng điện thẳng dài hình 21.1 SGK, ống dây có dịng điện chạy qua hình 21.4 SGK Đường sức từ từ trường đường thẳng song song cách - Phân tích điều kiện tốn: + Véc tơ cảm ứng từ ln có phương tiếp tuyến với đường sức từ trường có chiều chiều đường sức điểm xét + Vẽ hình biểu diễn, cần thiết - Vận dụng cơng thức tính độ lớn cảm ứng từ - Giải, tính tốn, biện luận để tìm ẩn III CHUẨN BỊ Giáo viên: Chuẩn bị hình ảnh từ phổ kim nam châm nhỏ để xác định hướng cảm ứng từ Học sinh: Ôn lại kiến thức trước III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Củng cố kiến thức xuất phát; làm nảy sinh vấn đề; đưa vấn đề cần giảiquyết Trợ giúp GV - Dòng điện gây từ trường TN cho thấy, từ trường phụ thuộc vào môi trường xung quanh dòng điện, phụ thuộc vào cường độ dòng điện gây phụ thuộc nhiều vào dạng hình học dây dẫn Trong khoa học, kĩ thuật, đời sống hàng ngày, dịng điện tồn mn hình, muôn vẻ Hoạt động HS * Xuất vấn đề (10 phút) - Lắng nghe, tiếp nhận vấn đề - Quan sát số hình ảnh dạng hình học dịng điện: - Trình chiếu số hình ảnh dạng hình học dịng điện - Từ trường dòng điện gây nào? - Như vậy, với dây dẫn có dạng hình học - Vấn đề nảy sinh: cần nghiên cứu cảm đơn giản khác (dây dẫn thẳng, dây dẫn tròn ống dây), từ trường chúng khác Vậy cần khảo sát đại lượng để hiểu rõ từ trường chúng? ứng từ dòng điện gây tình cụ thể - Vấn đề cần giải quyết: Xác định vectơ cảm ứng từ dây dẫn thẳng, dây dẫn tròn ống dây mang dòng điện gây vùng từ trường Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục Hoạt động 2: Giải vấn đề Trợ giúp GV Hoạt động HS - Nêu câu hỏi: em hiểu dịng điện thẳng? * Tìm hiểu vectơ cảm ưng từ dòng điện thẳng gây - Làm để biết hình dạng chiều - Dòng điện chạy dây dẫn thẳng dài đường sức từ dịng điện thẳng? vơ hạn gọi dòng điện thẳng - Làm TN để quan sát từ phổ, từ phổ cho biết dạng đường sức từ Sử dụng nam châm thử để xác định chiều đường sức - Thảo luận đề xuất dụng cụ TN thao - Yêu cầu HS đề xuất phương ánTN - Ghi nhận đề xuất TN HS Giới thiệu tác: Sử dụng dây dẫn thẳng dài, nguồn điện, mạt sắt, kim nam châm thử dụng cụ TN dòng điện thẳng: - Biểu diễn TN (gọi HS làm): bật - Quan sát dụng cụ TN công tắc nguồn điện (12V), bật máy chiếu vật - Quan sát bước tiến hành kết thu thể qua sát hình ảnh chiếu trực tiếp hình ảnh từ phổ hình lớn hình thơng qua projector, rắc nhẹ nhàng mạt sắt xung quanh dòng điện, gõ nhẹ - Yêu cầu HS nhận xét? - Đường sức từ đường cong có hướng Từ phổ cho biết dạng đường sức từ Vậy làm để xác định chiều đường sức từ? - Ở trước, người ta quy ước chiều đường sức chiều từ cực Nam (S) sang cực Bắc (N) - Các mạt sắt xếp thành nam châm thử Vậy sử dụng nam châm thử đường tròn đồng tâm Tâm giao điểm dòng điện với mặt phẳng Ở gần dòng để xác định chiều đường sức từ - Yêu cầu HS thực TN để xác định chiều điện đường tròn mạt sắt dày điểm xa đường sức + Mơ tả dụng cụ: Khung dây, bìa vẽ sẵn - Thảo luận tìm cách xác định chiều đường trịn mơ đường cảm ứng từ đường sức từ: + Dùng nam châm thử dòng điện tròn, kim NC thử, nguồn điện + Quy tắc nắm tay phải + Trợ giúp HS làm TN + Quy tắc đinh ốc1 Thực bước xác định chiều đường sức từ thông qua nam châm thử: Lồng bìa vẽ đường trịn đồng tâm mô đường sức từ vào dây dẫn Đặt nam châm vị trí đường sức, quan sát kim NC cân Kết luận chiều đường sức từ Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục Trợ giúp GV Hoạt động HS - Chiều đường sức từ chiều dòng điện - Đưa dự đốn: Chiều dịng điệnvàchiều có liên quan khơng? - Hỗ trợ HS kiểm tra dự đốn: Tại vị trí điểm M đường sức, kim nam châm có hướng xác định, đổi cực nguồn (thay đổi chiều dòng điện), kim NC ngược lại (quan sát nhờ màu sắc hai cực) - Để xác định chiều đường sức từ dòng điện thẳng, ta làm nào? - Vận dụng: Yêu cầu HS xác định chiều dòng điện chạy dây dẫn thẳng, hay xác định cực nguồn điện bị dấu? - Nêu bước vẽ vectơ cảm ứng từ B điểm M từ trường dây dẫn thẳng dài đường sức có liênquan - TN kiểm chứng: Đánh dấu phương chiều nam châm thử trước đổi chiều dòng điện Đổi cực nguồn điện, quan sát kim NC, đưa nhận xét dự đoán: Chiều dịng điện chiều đường sức từ có liên quan vớinhau - Phát biểu quy tắc nắm tay phải: Giơ ngón bàn tay phải hướng theo chiều dịng điện, khum bốn ngón xung quanh dây dẫn chiều từ cổ tay đến ngón chiều đường sức từ - Phát biểu quy tắc đinh ốc1 - Dùng nam châm thử, xác định chiều đường sức từ, sử dụng quy tắc nắm tay phải xác định chiều dòng điện, suy cực nguồn điện - Thảo luận đưa cách làm: + Vẽ đường sức từ qua điểm M (đường tròn, bán kính OM) + Tìm chiều đường sức nhờ quy tắc nắm tay phải + Vẽ vectơ B tiếp xúc với đường sức từ điểm Độ lớn theo tỉ lệ xích chọn trước + Thơng báo: độ lớn cảm ứng từ B tỉ lệ thuận Khái quát: Vectơ cảm ứng từ B vng góc với với cường độ dòng điện gây từ trường tỉ mặt phẳng tạo M dây dẫn véc tơ B lệ nghịch với khoảng cách từ Mđến dây dẫn Hệ vng góc OM, chiều xác định quy tắc SI, hệ số tỉ lệ có giá trị 2.10-7 Do cơng nắm tay phải thức tính cảm ứng từ B=2.10-7.I/r - Đọc SGK, đưa cơng thức tính cảm - Yêu cầu HS vẽ vectơ cảm ứng từ điểm M ứng từ: B = 2.10-7.I/r trường hợp: Dây dẫn vng góc mặt B cảm ứng từ (T) phẳng trang giấy, nằm mặt phẳng trang giấy r khoảng cách từ dòng điện đến điểm Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục Trợ giúp GV Sử dụng phép suy luận: GV biểu diễn dòng điện tròn, xem phần tử nhỏ đường tròn đoạn dây dẫn thẳng, yêu cầu nhóm HS vẽ hình ảnh đường sức phần tử nhỏ Hoạt động HS khảo sát (m) I cường độ dịng điện (A) * Tìm hiểu vectơ cảm ứng từ dòng điện tròn dòng điện ống dây hình trụ - Đặt vấn đề 1: có mặt phẳng vng - Các nhóm tiến hành vẽ chi tiết đường góc với mặt phẳng khung dây qua tâm O sức cặp phần tử đối xứng qua tâm hình ảnh đường sức mặt phẳng dịng điện nào? u cầu HS dự đốn vẽ hình ảnh đường sức - Thực vẽ hình ảnh đường sức mặt phẳng qua tâm O - Đặt vấn đề 2: có nhiều dịng điện trịn - Thực vẽ hình ảnh đường sức đối chiều, bán kính đặt đồng trục, sát nhau, yêu với ống dây cầu HS dự đốn vẽ hình ảnh đường sức dòng điện tròn đặt sát (tạo thành ống dây) gây - Chia lớp thành nhóm, cung cấp TN giao nhiệm vụ cho nhóm Tiến hành TN kiểu dạy học theo góc để kiểm dự đoán Các bước tiến hành tương tự với khảo sát dòng điện thẳng Tổ chức làm TN kiểm tra dự đốn + Nhóm 3: Tìm hiểu phương, chiều - Thực làmTN: cơng thức tính cảm ứng từ B tâm O dòng + Bật cơng tắc nguồn để dịng điện vào điện tròn (khung dây dẫn tròn) vòng dây, ống dây Rắc mạt sắt lên mặt + Nhóm 4: Tìm hiểu phương chiều phẳng gõ nhẹ Quan sát hình ảnh cơng thức tính cảm ứng từ B lòng dòng đường sức từ ghi nhận xét vào phiếu học điện chạy ống dây hình trụ tập + Dùng máy ảnh chụp lại kết làm TN Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục Trợ giúp GV vectơ cảm ứng từ Hoạt động HS + Đặt nam châm thử tâm dịng điện trịn, bật nguồn để có dòng điện chạy dây dẫn, quan sát định hướng nam châm thử để biết chiều đường sức Đổi chiều dòng điện, quan sát định hướng nam châm Nhận xét liên quan chiều dòng điện chiều đường sức từ Đề xuất cách xác định chiều đường sức: quy tắc nắm tay phải, quy tắc mặt Nam, mặt Bắc + Đặt nam châm thử điểm ống dây bật nguồn để có dịng điện chạy ống dây, quan sát định hướng nam châm thử để biết chiều đường sức Đổi chiều dòng điện, quan sát định hướng nam châm Nhận xét liên quan chiều dòng điện chiều đường sức từ Đề xuất cách xác định chiều đường sức: quy tắc nắm tay phải, quy tắc đinh ốc - Hợp thức hóa kiến thức bảng hệ thống - Lắng nghe, quan sát, góp ý, bổ sung, slide đặt câu hỏi nhóm + Sau thời gian quy định, yêu cầu nhóm dịch chuyển để tiếp tục nghiên cứu: (Nhóm tìm hiểu ống dây hình trụ, nhóm tìm hiểu khung dây trịn) + Dụng cụ nhóm bao gồm: Khung dây dẫn tròn ống dây, nguồn điện 3V, 6V; kim nam châm thử, mạt sắt, dây dẫn, phiếu học tập -Quan sát nhóm làm TN, hỗ trợ thấy cầnthiết - Các nhóm báo cáo kết làm TN, kết hợp với nghiên cứu SGK, nêu đầy đủ đặc điểm - Đối với dòng điện trịn: Vectơ Cảm ứng từ tâm O có: + Phương vng góc với mặt phẳng chứa dịng điện + Chiều xác định quy tắc nắm tay phải -7 + Độ lớn B 2𝜋.10 N.I/R - Đối với ống dây dẫn hình trụ: Vectơ Cảm - Lập bảng hệ thống kiến thức dạng dòng điện ứng từ điểm lịng ống dây có: + Phương song song trục ống dây + Chiều xác định quy tắc nắm tay phải + Độ lớn B 4π.10-7 nI - Quan sát thu nhận kiến thức Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục Hoạt động: Vận dụng củng cố kiến thức Trợ giúp GV - Nhắc lại quy tắc công thức - Biểu diễn vectơ cảm ứng từ hai dòng điện gây điểm Hoạt động HS - Trả lời câu hỏi - Vẽ hình theo yêu cầu - Nhận xét câu trả lời củabạn Hoạt động: Giao nhiệm vụ nhà Trợ giúp GV - Chuẩn bị bài: Bài tập từ trường Hoạt động HS - Tự đọc “Em cóbiết” - Chuẩn bị sau * Đánh giá lực GQVĐ HS - Đánh giá định tính: Thơng qua quan sát, ghi chép GV trình tổ chức hoạt động dạy học GQVĐ - Đánh giá định lượng: Việc đánh giá thực thông qua bảng đánh giá lực GQVĐ HS sản phẩm HS sau tham gia hoạt động dạy học GQVĐ: Bảng 2.12: Tiêu chí đánh giá lực GQVĐ hoạt động dạy học GQVĐ kiến thức: “Từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt” Thành tố Tìm hiểu, khám phá vấn đề Mức độ Tiêu chí Mơ tả vật tượng, đặt câu hỏi liên quan kiến thức đường sức từ, cảm ứng từ từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt Phát biểu nhu cầu Đề xuất Trình bày lựa thơng tin liên chọn quan đến kiến thức đường sức Mức độ Mức độ Mức độ Mô tả vật tượng Đặt câu hỏi liên quan đến kiến thức đường sức từ, cảm ứng từ từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt Mô tả số vật tượng Đặt số câu hỏi liên quan đến kiến thức đường sức từ, cảm ứng từ từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt Phát nhu cầu cần giải cần thảo luận với bạn có hướng dẫn GV Nêu số thông tin liên quan đến kiến thức đường sức từ, cảm Phát vật tượng vấn đề câu hỏi Phát nhu cầu cần giải chưa đầy đủ Nêu hai thông tin liên quan đến kiến thức đường sức Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục Phát biểu nhu cầu cần giải độc lập Nêu đầy đủ thông tin liên quan đến kiến thức đường sức từ, cảm ứng từ Thành tố giải pháp Mức độ Tiêu chí từ, cảm ứng từ từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt Đề xuất ý tưởng, giải pháp làm TN tìm hiểu kiến thức kiến thức đường sức từ, cảm ứng từ từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt Làm TN tìm hiểu kiến thức đường sức từ, cảm ứng từ từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt theo phương án đề xuất Mức độ từ, cảm ứng từ từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt Lập kế Nêu ý hoạch, tưởng, giải pháp thực làm TN tìm hiểu kiến thức giải đường sức từ, pháp cảm ứng từ từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt chưa diễn đạt Làm TN tìm Thực hiểu kiến thức đường sức từ, giải cảm ứng từ từ pháp trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt phương án đề xuất có hướng dẫn giáo viên cịn lúng túng Tổng hợp, trình Thu thập số liệu bày kết thu Nhận xét Nêu Đánh ưu điểm, nhược ưu, nhược giá điểm điểm phưng phản phương án làm án làm TN tìm ánh giải TN tìm hiểu hiểu kiến thức pháp kiến thức đường sức từ, đường sức từ, cảm ứng từ cảm ứng từ từ trường từ trường dây dẫn có hình dây dẫn có dạng đặc biệt mà hình dạng đặc cá nhân vừa thực biệt Mức độ Mức độ ứng từ từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt Nêu ý tưởng, giải pháp làm TN tìm hiểu kiến thức đường sức từ, cảm ứng từ từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt chưa diễn đạt từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt Làm TN tìm hiểu kiến đường sức từ, cảm ứng từ từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt theo phương án đề xuất có hướng dẫn giáo viên Tự làm TN tìm hiểu kiến thức đường sức từ, cảm ứng từ từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt theo phương án đề xuất (theo nhóm, cá nhân) cịn lúng túng Xử lí số liệu Nêu ý tưởng, đề xuất giải pháp làm TN tìm hiểu kiến thức đường sức từ, cảm ứng từ từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt cách xác Tự thu thập, xử lí số liệu, tổng hợp kết Nêu vài Nêu xác ưu, nhược điểm ưu, nhược điểm của phương án làm phương án làm TN TN tìm hiểu kiến tìm hiểu kiến thức thức đường sức từ, đường sức từ, cảm cảm ứng từ từ ứng từ từ trường trường dây dây dẫn có dẫn có hình dạng hình dạng đặc đặc biệt mà cá biệtmà cá nhân vừa nhân vừa thực thực Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM Luận văn thạc sĩ Khoa học giáo dục