phân loại, lựa chọn hệ thống bài tập thí nghiệm và xây dựng phương án hướng dẫn giải khi dạy học một số kiến thức chương điện từ học vật lý lớp 9 thcs nhằm phát huy tính tích cực, tự lực

Chương trình Vật lí THCS có nhiệm vụ cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức vật lí phổ thông, cơ bản ở trình độ THCS, bước đầu hình thành ở học sinh những kĩ năng cơ bản như: kĩ nă

BO GIAO DUC VA DAO TAO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM HA NOI 2

NGUYEN VAN THANG

PHÂN LOẠI, LỰA CHỌN HỆ THỐNG BÀI TẬP

THI NGHIEM VÀ XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN

HƯỚNG DẪN GIẢI KHI DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC

CHƯƠNG “ĐIỆN TỪ HỌC” VẬT LÍ LÓP 9 THCS

NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ LỰC VÀ RÈN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Ở NGƯỜI HỌC

Chuyên ngành : Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý

Mã số : 60 14 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

Người hướng dẫn khoa học:

PGS TS ĐÔ HƯƠNG TRÀ

HÀ NỘI, 2009

Tae gid xin bay to ling biét on sau ste t6t DGS .TS DE Fouong Gea da tan tinh hướng dẫn, động oiên, giúp đố tác giá trong suét thot gian nghién adiu va hoan thanh ludu van

Quối cùng, tác gia xin bay té long biết ơu đối oới gia dinh, ban bé

va cae ban hoe vién cing lip đã động oiên, gitp dé tae gia trong sudt toi gia dgiên cứu va hoan thanh ludu van

LOI CAM DOAN

Tôi xin cam đoan day là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết qua điều tra trong luận văn là trung thực và chưa từng công bố ở trong bất kì công trình nào khác

Nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày 20 tháng 09 năm 2009

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Thắng

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

5 Phương pháp nghiên cứu

6 Giả thuyết khoa học

Nội dung

Chương 1: Cơ sở lý luận

1.1 Bản chất của hoạt động dạy và hoạt động học

1.1.1 Bản chất của hoạt động dạy

1.2.2 Bản chất hoạt động nhận thức vật lí ở trường phổ thông

1.3 Phát triển tư duy của HS trong dạy học vật lí

1.3.1 Tư duy là gì?

1.3.2 Các biện pháp phát triển tư duy của HS

1.3.3 Phát triển tư duy với việc phát huy tính tích cực, tự lực của HS

1.4 Bài tập vật lý

1.4.1 Bài tập vật lý là gì?

1.4.2 Vai trò và tác dụng của bài tập vật lý

1.4.3 Phân loại bài tập vật lý

1.4.3.1 Phân loại bài tập vật lý theo nội dung

1.4.3.2 Phân loại theo các phương thức giải

1.4.3.3 Phân loại theo yêu cầu luyện tập kỹ năng, phát triển tư

duy cho hoc sinh trong qua trinh day hoc

1.5 Phương pháp giải bài tập vat lý

1.5.1 Tư duy giải bài tập vật lý

1.5.2 Các bước chung của việc giải bài tập vật lý

1.6 Phương pháp hướng dẫn giải bài tập thí nghiệm

1.7 Phương pháp chung để giải bài tập thí nghiệm phần Điện từ

1.7.1 Loại bài tập trả lời câu hỏi “tại sao”?

1.7.2 Loại bài tập trả lời câu hỏi “làm thế nào”?

1.8 Các kiểu hướng dẫn học sinh trong giải bài tập vật lý

1.8.1 Hướng dẫn theo mẫu

1.8.2 Hướng dẫn tìm tòi

1.8.3 Định hướng khái quát chương trình hoá

Kết luận chương 1

Chương 2: Phân loại, lựa chọn hệ thống bài tập thí nghiệm về một số

kiến thức chương “Điện từ học” và xây dựng phương án hướng dẫn

giải

2.1 Phân tích nội dung kiến thức vật lý

2.1.1 Nội dung kiến thức khoa học

2.1.2 Kiến thức trình bày trong sách giáo khoa

2.2.2 Phương pháp điề tra

2.2.3 Kết quả điều tra

2.2.4 Những khó khăn, sai lầm của học sinh khi giải bài tập chương

2.2.6 Đề xuất biện pháp khắc phục những khó khan, sai lầm của

học sinh

2 3 Phân loại bài tập phần Điện từ

2.4 Soạn thảo hệ thống bài tập thí nghiệm chương “Điện từ học” Vật lí 9

2.5 Dự kiến sử dụng hệ thống bài tập chương “Điện từ học” Vật lí 9

2.6 Phương pháp hướng dẫn giải bài tập thí nghiệm phần điện từ

2.6.1 Loại bài tập trả lời câu hỏi “tại sao”?

2.6.2 Loại bài tập trả lời câu hỏi “làm thế nào”?

2.7 Soạn thảo nội dung tổ chức dạy học một số bài tập thí nghiệm

chương “ Điện từ học” lớp 9 THCS

Kết luận chương 2

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

3.1 Mục đích thực nghiệm

3.2 Đối tượng thực nghiệm

3.3 Thời gian thực nghiệm

3.4 Những khó khăn gặp phải khi tiến hành thực nghiệm sư phạm

3.5 Phương pháp thực nghiệm

3.6 Kết quả thực nghiệm

3.6.1 Phân tích diễn biến giờ học thực nghiệm theo tiến trình dạy

hoc GQVD

3.6.2 Danh gid két qua thuc nghiém

3.6.2.1 Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm

CAC CHU VIET TAT TRONG LUAN VAN

GV

HS GQVD NXB BTVL

1 Lí do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, giáo dục được xác định là “quốc sách hàng đầu”,

chính vì vậy mà mục tiêu và phương pháp giáo dục phổ thông đã có nhiều đổi mới

Nghi quyết Trung ương II khoá VIH của Đảng cộng sản Việt Nam đã chỉ rõ: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục và đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều

và rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học, từng bước áp dụng các

phương pháp tiên tiến, phương tiện dạy học hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo

điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh, nhất là sinh viên đại học,

phát triển mạnh mẽ phong trào tự học, tự đào tạo” [20]

Luật Giáo dục năm 2005 cũng qui định: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” [21]

Môn vật lí có vai trò quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo của giáo dục phổ thông Bậc học trung học cơ sở (THCS) là bậc học đầu tiên học sinh được tiếp cận với môn vật lí Chương trình Vật lí THCS có nhiệm vụ cung cấp cho học

sinh một hệ thống kiến thức vật lí phổ thông, cơ bản ở trình độ THCS, bước đầu hình

thành ở học sinh những kĩ năng cơ bản như: kĩ năng quan sát các hiện tượng và quá trình vật lí để thu thập các thông tin và dữ liệu cần thiết; kĩ năng phân tích, xử lí các thông tin và dữ liệu thu được từ quan sát hoặc thí nghiệm; kĩ năng vận dụng kiến

thức để giải thích các hiện tượng vật lí, để giải các bài tập vật lí cũng như để giải quyết một số vấn để của cuộc sống; kĩ năng đề xuất các dự đoán về các mối liên hệ hay bản chất của các hiện tượng vật lí và các quá trình vật lí được quan sát, khả năng

đề xuất các phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán đã đề ra; kĩ năng diễn đạt rõ ràng, chính xác bằng ngôn ngữ vật lí, bằng biểu bảng, bằng đồ thị nhằm góp phần

hình thành ở họ các năng lực nhận thức và các phẩm chất, nhân cách mà mục tiêu

được mở rộng, phát triển và đi sâu hơn và mức độ định lượng của nội dung chương

do đó việc giải các bài toán còn gặp nhiều khó khăn Mặt khác số giờ bài tập được

học trên lớp ít dẫn đến việc rèn kĩ năng giải bài tập nhằm củng cố kiến thức cho học sinh còn bị hạn chế

Trong thực tế dạy học vật lí, để nâng cao chất lượng học tập và bồi dưỡng cho học sinh năng lực tự lực giải quyết vấn đề có thể bằng nhiều phương pháp khác nhau Giải bài tập vật lí có tác dụng tích cực đến việc củng cố, đào sâu, mở rộng kiến thức, hoàn thiện kiến thức lí thuyết, hoặc có thể dẫn đến việc xây dựng kiến

thức mới và rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp, hướng nghiệp, giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa

kiến thức lí thuyết và thực tiễn, rèn cho học sinh tính tự lực, sáng tạo và phát triển tư duy người học Giải bài tập vật lí còn là phương tiện có hiệu quả để kiểm tra, rèn luyện Kĩ năng, kĩ xảo của học sinh Do đó, việc rèn kĩ năng giải bài tập vật lí cho học sinh là rất cần thiết

Trong hệ thống bài tập vật lí thì loại bài tập thí nghiệm có vai trò hết sức quan

trọng đối với việc rèn kĩ năng và phát triển tư duy ở người học Tuy nhiên, trong dạy học, loại hệ thống bài tập này chưa thực sự được quan tâm đúng mức và học sinh

gặp nhiều khó khăn khi giải loại bài tập thí nghiệm Vì các tác dụng về nhiều mặt

của bài tập vật lí nói chung, bài tập thí nghiệm nói riêng, mà trước đây đã có các nghiên cứu về việc phân loại, tổ chức dạy học bài tập thí nghiệm phần “Từ trường và

cảm ứng điện từ” nhưng chủ yếu là ở bậc THPT Việc phân loại, lựa chọn hệ thống bài tập thí nghiệm, xây dựng phương pháp hướng dẫn giải bài tập thí nghiệm một số kiến thức chương “Điện từ học” lớp 9 THCS thì chưa có tác giả nào nghiên cứu

Từ những lí do trên với mong muốn giúp học sinh củng cố kiến thức, đồng thời

rèn kĩ năng giải bài tập vật lí cho học sinh chúng tôi chọn đề tài: Phân loại, lựa chọn

hệ thống bài tập thí nghiệm và xảy dựng phương án hướng dân giải khi dạy học

một số kiến thức chương “Dién tir hoc” vat li lép 9 THCS nham phát huy tính tích

cực, tự lực và rèn năng lực giải quyết vấn đề ở người học

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu quan điểm dạy học hiện đại nhằm phát huy tính tích cực, chủ

động, sáng tạo của người học

- Nghiên cứu vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí

- Nghiên cứu vai trò của bài tập nói chung, bài tập thí nghiệm nói riêng, lựa chọn và

phân loại hệ thống bài tập

- Nghiên cứu vai trò tổ chức, định hướng của giáo viên khi hướng dẫn giải bài tập

- Nghiên cứu các tài liệu đề cập đến nội dung kiến thức chương “Điện từ học” trong

chương trình vật lf 9 THCS

- Xác định nội dung kiến thức chương “Điện từ học” vật lí 9 THCS

- Điều tra việc dạy học nhằm sơ bộ đánh giá thực tế dạy học chương “Điện từ học”

lớp 9 THCS và việc sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học

- Phân loại, lựa chọn hệ thống bài tập và thiết kế phương án hướng dẫn giải bài tập thí nghiệm ở một số kiến thức chương “Điện từ học” lớp 9 THCS

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của hệ thống bài tập và các phương

án dạy học đã thiết kế

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu

Nội dung kiến thức chương “Điện từ học” ở lớp 9 THCS

Hoạt động dạy học của giáo viên và học sinh trong quá trình dạy học chương “Điện

từ học” lớp 9 THCS trong đó nhấn mạnh đến các hoạt động dạy học về bài tập thí nghiệm

- Phạm vi nghiên cứu:

Nghiên cứu thực hiện trên đối tượng học sinh thuộc địa bàn khu vực nông thôn

(Trường THCS Thạch Đà — Mê Linh — Hà Nội )

Š Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí luận:

Nghiên cứu các quan điểm dạy học hiện đại nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học

Nghiên cứu vai trò của bài tập nói chung, bài tập thí nghiệm nói riêng, việc

lựa chọn và phân loại hệ thống bài tập

Nghiên cứu vai trò tổ chức, định hướng của giáo viên khi hướng dẫn giải bài

- Phương pháp điều tra:

Điều tra việc dạy học nhằm sơ bộ đánh giá thực tế dạy học chương “Điện từ học” lớp 9 THCS và việc sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học

- Thực nghiệm sư phạm: Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của hệ thống bài tập và các phương án dạy học đã thiết kế

6 Giả thuyết khoa học

Nếu phân loại và lựa chọn được hệ thống bài tập thí nghiệm thích đáng và xây dựng phương án hướng dẫn giải hợp lí dựa trên việc phân tích nội dung kiến thức và mục tiêu phát triển kiến thức và kĩ năng khi dạy học một số kiến thức chương “Điện từ

học” vật lí lớp 9 THCS thì có thể rèn cho học sinh Kĩ năng giải bài tập thí nghiệm qua đó phát huy tính tích cực, tự lực cũng như phát triển ở học sinh năng lực giải

quyết vấn đề

NOI DUNG CHUONG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN

1.1 Ban chất của hoạt động dạy và hoạt động học

1.1.1 Bản chất của hoạt động dạy

Có nhiều quan điểm về hoạt động dạy cũng như hoạt động học nhưng có thể

hiểu hoạt động dạy là một hoạt động của thầy tổ chức, điều khiển hoạt động của trò

nhằm giúp họ lĩnh hội nên văn hóa xã hội, tạo ra sự phát triển tâm lí, hình thành

nhân cách

- _ Đặc điểm của hoạt động dạy:

+ Dạy học là một hoạt động chuyên biệt mà xã hội giao cho thầy để dạy cho trẻ

những kiến thức khoa học (chứ không phải kiến thức kinh nghiệm)

+ Trong hoạt động dạy, chức năng của thầy không phải tạo ra tri thức mới (vì tri

thức mới này đã được nhân loại sáng tạo ra), cũng không làm tái tạo tri thức cũ mà

nhiệm vụ chủ yếu, nhiệm vụ đặc trưng là tổ chức quá trình tái tạo ở trẻ Người thầy phải coi những tri thức đó như là phương tiện, vật liệu để tổ chức, định hướng người

học sản sinh ra những tri thức đó lần thứ hai cho bản thân mình, thông qua đó tạo ra

sự phát triển tâm lí ở HS Do vậy quá trình này sẽ đạt hiệu quả cao nếu người học ý

thức được đối tượng cần chiếm lĩnh và biết cách chiếm lĩnh đối tượng đó

+ Để tiến hành hoạt động dạy có hiệu quả đòi hỏi người thầy phải có những phẩm chất và năng lực cần thiết Quá trình thay chỉ đạo, định hướng hoạt động học của trò phải phù hợp với con đường biện chứng của sự hình thành, phát triển và hoàn

thiện của hành động (được xem xét theo các tham số: cấp độ hình thức, mức khái quát, mức thu gọn, mức tự động hoá của hành động)

- Đặc điểm của hoạt động học:

+ Hoạt động học là hoạt động hướng vào làm thay đổi chính mình Đây là một đặc điểm rất đặc biệt của hoạt động học vì trong khi các hoạt động khác hướng vào

làm thay đổi đối tượng thì hoạt động học lại làm cho chính chủ thể thay đổi và phát

triển; trong khi các hoạt động khác làm thay đổi đối tượng thì đối tượng của hoạt

động học là tri thức, kĩ năng, kĩ xảo lại không thay đổi

+ Hoạt động học là hoạt động được điều khiển một cách có ý thức nhằm tiếp thu tri

thức, kĩ năng, Kĩ xảo Ngoài ra hoạt động học còn hướng vào phương pháp tiếp thu

tri thức, Kĩ năng, kĩ xảo đó

Với những phân tích ở trên ta nhận thấy không thể tách biệt giữa hoạt động dạy

và hoạt động học Nếu học là hoạt động HS xây dựng kiến thức cho bản thân và vận dụng kiến thức của mình, thì dạy học là dạy hành động (hành động chiếm lĩnh tri

thức và vận dụng tri thức) và do đó, trong dạy học GV cần tổ chức các tình huống

học tập đòi hỏi sự thích ứng của HS để qua đó HS chiếm lĩnh được tri thức, đồng thời

phát triển trí tuệ và nhân cách toàn điện của mình [16]

1.1.3 Cấu trúc của hoạt động dạy học

Cũng giống như các hoạt động khác, hoạt động dạy học cũng được cấu thành bởi

mặt Kĩ thuật (hoạt động — hành động — thao tác) và mặt tâm lí (động cơ - mục đích — phương tiện)

Sự tác động qua lại giữa các đơn vị thao tác của hoạt động từ phía chủ thể và nội dung đối tượng từ phía khách thể tạo nên sự vận hành và đưa đến sản phẩm của hoạt

động Điều đó được thể hiện qua sơ đồ cấu trúc vĩ mô về hoạt động của A.N Leonchiev như sau:

Hình 1.1: Cấu trúc chung của hoạt động [20]

Có thể hiểu sơ đồ trên như sau:

-_ Chủ thể (là GV trong hoạt động dạy và HS trong hoạt động học) bằng hoạ

động của mình tác động vào đối rượng (tri thức, kĩ năng, kĩ xảo trong hoạt động dạy

học), nhưng chính những đặc điểm thuộc tính của đối tượng lại quay trở lại tác động

vào bản thân chủ thể, làm thay đổi chủ thể

- Hoạt động diễn ra bằng một hệ thống lôgíc các hành động, các hành động lại được thực hiện một cách có hệ thống các /hao rác cần thiết

- Hoạt động luôn hướng vào động cơ Động cơ này nằm trong đối tượng tác

động, đó là cái chủ thể cần chiếm lĩnh từ phía khách thể để làm ra sản phẩm của

mình trong thế giới khách quan Động cơ chính là mục đích cuối cùng, mục đích

cao nhất mà hoạt động hướng vào Khi động cơ đã được hình thành ở chủ thể thì nó

sẽ tác động trở lại quyết định các hoạt động của chủ thể Trong quá trình dạy học, người GV bằng sự khéo léo đưa vào các tình huống học tập có vấn đề để HS nhận ra vấn để và có nhu cầu giải quyết vấn đề tức là đã hình thành ở họ động cơ và với động cơ đó HS sẽ suy nghĩ đề xuất giải pháp tức là quyết định các hoạt động cụ thể -_ Động cơ chính là mục đích chung được thể hiện bằng các mục đích cụ thể

thời năng lực trí tuệ và nhân cách toàn diện của họ từng bước phát triển

Có thể mô tả sự tương tác của hệ dạy học bằng sơ đồ sau:

Định hướng

Thích me Tạo tình huống Cung cấp tư liệu

Tổ chức-~ˆˆˆ Tư liệu

hoạt động dạy học

Hình 1.2: Hệ tương tác dạy học [15]

GV tổ chức tư liệu hoạt động dạy học và qua đó cung cấp tư liệu tạo tình huống

cho hoạt động của HS

Tác động trực tiếp của GV tới HS chính là sự định hướng của GV đối với hành động học của HS, với tư liệu; là sự định hướng của GV với sự tương tác trao đổi giữa

HS với nhau và qua đó đồng thời còn định hướng cả sự cung cấp những thông tin liên hệ ngược từ phía HS cho GV Đó là những thông tin cần thiết cho sự tổ chức và định hướng của GV với hành động học của HS

Hành động học của HS với tư liệu hoạt động dạy học là sự thích ứng của HS với

tình huống học tập đồng thời là hành động chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho bản

thân mình và sự tương tác đó của HS với tư liệu đem lại cho GV những thông tin

liên hệ ngược cần thiết cho sự chỉ đạo của GV đối với HS

Tương tác trực tiếp giữa HS với nhau và giữa HS với GV là sự trao đổi, tranh luận giữa các cá nhân và nhờ đó từng cá nhân HS tranh thủ sự hỗ trợ xã hội từ phía

GV và tập thể HS trong quá trình chiếm lĩnh, xây dựng tri thức [15, tr.31-32]

1.2 Bản chất hoạt động nhận thức vật lí

1.2.1 Con đường nhận thức vật lí

Cũng như các môn khoa học khác con đường nhận thức vật lí là “Từ trực quan

sinh động đến tư duy trừu tượng, rồi từ tư duy trừu tượng trở về thực tiễn” - như V.I Lênin đã chỉ rõ Điều này đã được các nhà vật lí nổi tiếng thể hiện qua chu trình

nhận thức (Chu trình của V.G.Razumopxki hay chu trình của Anhxtanh) Có thể

diễn tả các chu trình đó như sau: Từ việc khái quát các sự kiện xuất phát, đi đến xây dựng mô hình trừu tượng giả định (có tính chất như giả thuyết); từ mô hình dẫn đến

việc rút ra các hệ quả lí thuyết (bằng suy luận lôgic hay toán học); kiểm tra bằng

thực nghiệm những hệ quả đó Nếu những kết quả thực nghiệm phù hợp thì mô hình giả thuyết được xác nhận là đúng đắn và trở thành chân lí, ngược lại thì phải xem lại

lí thuyết, chỉnh lí lại hoặc thay đổi (tức là đưa ra mô hình mới) và lặp lại chu trình [14]

Mô hình giả ' vị Các hệ quả :

định trừu tượng ' id logic '

Hình 1.3:Chu trình sáng tạo khoa hoc theo Razumopxki [14] E: là các dữ kiện; A: là tiền đề rút ra trên

cơ sở E; S,§',S” là các hệ quả lôgic rút ra

từA [13, tr.26]

1.2.2 Bản chất hoạt động nhận thức vật lí ở trường phổ thông

Hoạt động nhận thức của HS phổ thông có những điểm rất khác biệt với nhận thức của nhà khoa học Nhà khoa học phải tìm ra cái mới, giải pháp mới mà trước đây loài người chưa biết tới, còn HS thì lại tìm cho bản thân mình cái mà loài người

đã khám phá, tích luỹ, cái mà GV đã biết; về thời gian, nhà khoa học có nhiều thời gian, thậm chí cả đời mình để khám phá một định luật, xây dựng một thuyết nào đó,

còn HS chỉ có thời gian rất ngắn; về phương tiện, HS chỉ có các dụng cụ thí nghiệm

đơn giản Với sự khác nhau đó, ta không hy vọng làm cho HS nhờ áp dụng phương

pháp khoa học mà có được những sáng tạo lớn như nhà khoa học, mà chỉ mong

muốn các em làm quen với cách suy nghĩ, cách tư duy khoa học, tạo ra những yếu

tố ban đầu của hoạt động sáng tạo

Năng lực nói chung và năng lực sáng tạo không phải là bẩm sinh mà được hình

thành và phát triển trong quá trình hoạt động của chủ thể Bởi vậy muốn hình thành

năng lực sáng tạo phải chuẩn bị cho HS những điều kiện cần thiết để họ thực hiện

thành công hoạt động đó Những điều kiện đó là:

a)_ Đảm bảo cho HS có điều kiện tâm lí thuận lợi để tự lực hoạt động:

- Tao mau thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú tìm cái mới, ta thường gọi

là xây dựng tình huống có vấn đề

-_ Tạo môi trường sư phạm thuận lợi

b) Tạo điều kiện để HS có thể giải quyết thành công những nhiệm vụ được giao:

- Lua chon mot logic néi dung bài học thích hợp

- Rén luyén cho HS kĩ năng thực hiện một số thao tác cơ bản gồm thao tác tay

chân và thao tác tư duy

-_ Cho HS làm quen với các phương pháp nhận thức vật lý được sử dụng phổ

biến [13,tr.30-33]

1.3 Phát triển tư duy của HS trong dạy học vật lí

1.3.1 Tư duy là gì?

Tư duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật và hiện

tượng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng, những mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa chúng, đồng thời cũng là sự vận dụng

sáng tạo những kết luận khái quát đã thu được vào những dấu hiệu cụ thể, dự đoán được những thuộc tính, hiện tượng, quan hệ mới [14]

1.3.2 Các biện pháp phát triển tư duy của HS

Để phát triển tư duy đặc biệt tư duy vật lí cho HS đòi hỏi người GV phải phối

hợp sử dụng một cách khéo léo các biện pháp sau:

e_ Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS

Tư duy là quá trình tâm lí diễn ra trong đầu HS Nó chỉ thực sự có hiệu quả khi

HS tự giác mang hết sức mình để thực hiện Tư duy chỉ có thể thực sự bắt đầu khi

trong đầu HS xuất hiện một câu hỏi mà chưa có lời giải đáp ngay, khi họ gặp phải mâu thuẫn giữa một bên là nhu cầu, nhiệm vụ nhận thức mới phải giải quyết và một bên là trình độ kiến thức hiện có không đủ để giải quyết nhiệm vụ đó, cần phải xây dựng kiến thức mới, tìm giải pháp mới Lúc đó, HS vừa ở trạng thái tâm lí hơi căng thẳng, vừa hưng phấn, khao khát vượt qua khó khăn, giải quyết được mâu thuẫn, đạt

được một trình độ cao hơn trên con đường nhận thức Ta nói rằng: HS được đặt vào

“tình huống có vấn để”

Có thể tạo ra nhu cầu, hứng thú bằng các kích thích bên ngoài, chẳng hạn:

Khen thưởng, sự ngưỡng mộ của bạn bè, gia đình, sự hứa hẹn một tương lai tươi đẹp, thực tế xây dựng quê hương đất nước Những sự kích thích này không được

thường xuyên, bền vững và phụ thuộc nhiều vào đặc điểm tâm lí và hoàn cảnh cụ

Trong dạy học và trong dạy học vật lí nói riêng, chúng ta thường yêu cầu HS phải tự lực hoạt động để xây dựng, chiếm lĩnh kiến thức, muốn vậy phải tìm ra một

con đường thích hợp phù hợp với trình độ của HS để họ có thể làm được việc ấy

Kiến thức vật lí được bố trí theo một logíc chặt chẽ từ đơn giản đến phực tạp, từ thấp đến cao Trong rất nhiều trường hợp, GV cần định hướng HS bằng cách phân chia một vấn đề lớn thành chuỗi các vấn đề nhỏ hơn mà HS có thể tự lực giải quyết được Tuỳ từng trình độ và đối tượng HS mà cách phân chia vấn đề có khác nhau Chẳng hạn HS lớp chọn, năng khiếu khác với HS lớp đại trà, HS thành thị khác với HS nông thôn, Để làm tốt điều này đòi hỏi rất nhiều ở sự sáng tạo của GV, chứ không phải nhắc đi, nhắc lại, giảng giải theo lối truyền thụ một chiều [14]

e_ Rèn luyện cho HS kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy, những hành động nhận thức phổ biến trong học tập vật lí

Trong học tập vật lí, HS luôn phải thực hiện các thao tác chân tay (bố trí dụng

cụ, đo đạc, lấy số liệu, ) và các thao tác tư duy (phân tích, so sánh, tổng hợp, đánh

giá, khái quát hoá, trừu tượng hoá, ), các hành động nhận thức (xác định đặc tính

bản chất của sự vật, hiện tượng, tìm nguyên nhân, mối quan hé nhan qua, ) BTVL

có nhiều cơ hội để thực hiện điều đó

Để cho HS tự lực xây dựng và chiếm lĩnh kiến thức có kết quả tốt và thực hiện với tốc độ ngày càng nhanh thì GV phải luôn có kế hoạch rèn luyện cho HS Những

thao tác tư duy lại diễn ra trong đầu HS, nên GV không thể quan sát mà uốn nắn trực

tiếp được, mặt khác HS cũng không thể quan sát được hành động trí tuệ của GV để

bắt chước được Bởi vậy, GV cần sử dụng những cơ sở định hướng sau đây để giúp

HS có thể tự lực thực hiện những thao tác tư duy đó:

+ Tổ chức quá trình học tập sao cho ở từng giai đoạn, xuất hiện các tình huống

bắt buộc HS phải thực hiện các thao tác tư duy và hành động nhận thức mới có thể giải quyết được vấn đề và hoàn thành được nhiệm vụ học tập

+ Đưa ra các câu hỏi định hướng cho HS tìm những thao tác tư duy hay những phương pháp suy luận, hành động trí tuệ thích hợp

+ Phân tích câu trả lời của HS, chỉ ra chỗ sai của họ khi họ thực hiện các thao tác tư duy và hướng dẫn họ cách sửa chữa

+ Giúp HS khái quát hoá những kinh nghiệm thực hiện các suy luận logic dưới

đạng những quy tắc đơn giản [14]

e_ Tạp dượt để HS giải quyết vấn đê nhận thức theo phương pháp nhận thức của vật lí

Để rèn tư duy vật lí cho HS thì tốt nhất là tập dượt cho họ giải quyết các nhiệm

vụ nhận thức bằng phương pháp của các nhà vật lí Trong quá trình hướng dẫn HS tự

lực hoạt động để tái tạo kiến thức vật lí, GV làm cho họ hiểu nội dung của các

phương pháp vật lí và sử dụng các phương pháp này ở mức độ thích hợp, tuỳ theo trình độ HS và điều kiện nhà trường Sau một số lần áp dụng phương pháp nhận thức

cụ thể, GV có thể giúp HS khái quát hoá thành một trình tự các giai đoạn của mỗi

phương pháp, dùng làm cơ sở định hướng tổng quát cho hoạt động nhận thức vật lí

của HS

Những phương pháp nhận thức chủ yếu hay dùng trong nhận thức vật lí ở trường

phổ thông như phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình, [14]

e _ Rèn luyện ngôn ngữ vát lí cho HŠ

Tuy kiến thức vật lí rất đa dạng nhưng những cách phát biểu các định nghĩa, quy tác, định luật vật lí cũng có những hình thức chung nhất định, GV có thể chú ý rèn

luyện cho HS quen dần Ví dụ, định nghĩa một đại lượng vật lí thường gồm hai phần: phần nêu đặc điểm định tính, phần còn lại là đặc điểm định lượng của đại lượng đó Đặc biệt chú ý là nhiều khi trong vật lí vẫn dùng những thuật ngữ thường dùng

trong ngôn ngữ hàng ngày, nhưng có nội dung phong phú và chính xác hơn Mỗi khi

gặp một thuật ngữ mới cần giải thích rõ cho HS và yêu cầu học tập sử dụng nó một

cách chính xác và ngày càng thành thạo [14]

1.3.3 Phát triển tư duy với việc phát huy tính tích cực, tự lực của học sinh

Trong dạy học tích cực, giáo viên quan tâm đến việc phát triển ở HS năng lực

sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề Vì thế, nên khuyến khích sử dụng các chiến

lược trong đó vai trò của HS được đề cao: học bằng hoạt động, thông qua hoạt động

mà chiếm lĩnh kiến thức, hình thành năng lực và phẩm chất đạo đức, còn GV chủ yếu giữ vai trò người tổ chức, hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho HS có thể

thực hiện thành công hoạt động học tập Bài tập vật lí là một trong những phương tiện tốt để phát triển tư duy, phát huy tính tích cực, tự lực của học sinh trong học tập

1.4 Bài tập vật lý

1.4.1 Bài tập vật lý là gì?

Bài tập vật lý giữ một vai trò quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy

học vật lý ở trường phổ thông Vậy bài tập vật lý là gì?

Trong “Phương pháp giải bài tập vật lý” của Camenetxki và Ôrekhop có định nghĩa:

“Trong thực tế dạy học người ta thường gọi một vấn đề không lớn, được giải quyết

nhờ những suy luận logic, những phép toán, những thí nghiệm dựa trên cơ sở những định luật vật lý, những phương pháp vật lý là một bài tập vật lý”

“Thật ra trong các giờ học vật lý, mỗi vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu

giáo khoa chính là một bài tập đối với học sinh Sự tư duy định hướng một cách tích

cực luôn luôn là việc giải bài tập hiểu theo nghĩa rộng của mệnh đề đó” [16, tr.89]

1.4.2 Vai trò và tác dụng của bài tập vật lý

Theo quan điểm dạy học hiện đại, trong quá trình nghiên cứu tài liệu mới, không

phải học sinh thụ động tiếp thu cách giải quyết vấn đề một cách máy móc, mà chính

họ cũng tập cách giải quyết đó, tập các phương pháp hoạt động để chiếm lĩnh kiến

thức mới, tìm ra mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng Khi ấy học sinh không

chỉ đơn thuần là vận dụng kiến thức cũ mà còn tập tìm kiếm kiến thức mới, giải quyết vấn đề mới

Việc giải bài tập vật lý là một trong những hình thức luyện tập chủ yếu và được tiến

hành nhiều nhất trong dạy học Do vậy các bài tập vật lý có tác dụng cực kì quan trọng trong việc hình thành kiến thức, rèn luyện kỹ năng kỹ xảo, phát triển khả năng

tìm tòi kiến thức và vận dụng kiến thức của học sinh Bài tập vật lý được sử dụng

trong dạy học vật lý theo những mục đích khác nhau

Bài tập vật lý là một phương tiện ôn tập củng cố, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động và có hiệu quả

Khi giải các bài tập đòi hỏi học sinh phải nhớ lại các công thức đã học, có khi đòi hỏi phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức đã học trong cả một chương, một phần do đó học sinh sẽ hiểu rõ hơn và ghi nhớ vững chắc các kiến thức đã học

Ngoài ra bài tập vật lý sẽ giúp học sinh thấy được những ứng dụng muôn hình,

muôn vẻ trong thực tiễn của các kiến thức đã học

Bài tập vật lý có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới

Bài tập vật lý có thể được sử dụng như là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới khi

trang bị kiến thức mới cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội được kiến thức mới một cách sâu sắc và vững chắc

Giải bài tập vật lý rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức một cách khái quát

Bài tập vật lý là một trong những phương tiện quý báu để rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát

đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn Có thể xây dựng rất nhiều

bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu học sinh phải vận dụng kiến thức lý

thuyết để giải thích các hiện tượng thực tiễn hoặc dự đoán các hiện tượng có thể xảy

ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước

- Thông qua việc giải bài tập vật lý có thể rèn luyện cho học sinh những đức tính tốt như tỉnh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì, tỉnh thần vượt khó

- Bài tập vật lý là một phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh

Bởi vì giải bài tập là một hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh Trong khi giải bài toán học sinh phải phân tích điều kiện trong đề bài, tự xây dựng những lập luận, thực hiện việc tính toán, khi cần thiết thì phải tiến hành các thí nghiệm, thực

hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, kiểm tra các kết luận của mình Trong những điều kiện đó tư duy logic, tư duy sáng tạo của học sinh được phát triển, năng lực làm việc độc lập của học sinh được nâng cao

- Bài tập vật lý là một phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức kỹ năng của học

sinh một cách chính xác [14], [16]

1.4.3 Phản loại bài tập vat ly

Có nhiều cách phân loại bài tập vật lý Người ta có thể phân loại bài tập vật lý theo nội dung, theo phương thức giải, dựa vào đäc điểm và phương thức nghiên cứu, phân loại theo yêu cầu rèn luyên kỹ năng, phát triển tư duy sáng tạo

1.4.3.1 Phản loại bài tập vát lý theo nội dung

- Trước hết người ta có thể phân chia bài tập theo các đề tài của tài liệu vật lý Người

ta phân biệt các bài tập về cơ học, về vật lý phân tử, về điện Tuy nhiên, sự phân chia như vậy có tính chất quy ước Bởi vì kiến thức sử dụng trong giả thiết của một bài toán thường không phải chỉ lấy từ một chương mà có thể lấy từ những chương,

những phần, những nội dung khác nhau của giáo trình vật lý

- Người ta còn phân loại các bài tập có nội dung trừu tượng và bài tập có nội dung cụ

thể [16, tr.91]

Ví dụ: Phải dùng một lực kế như thế nào để kéo một vật có khối lượng m trên mặt

phẳng nghiêng có chiéu dai | va chiéu cao h, không kể lực ma sát? Áp lực do các vật tác dụng lên mặt phẳng nghiêng là lực nào?

Nếu trong bài tập nói rõ mặt phẳng nghiêng dùng ở đây là mặt phẳng như thế nào,

vật được kéo lên là cái gì có khối lượng bao nhiêu, nó được kéo lên trên mặt phẳng nghiêng như thế nào thì đây lại là một bài tập vật lý có nội dung cụ thể

- Các bài tập mà nội dung chứa đựng những tài liệu về kỹ thuật, sản xuất công nông

nghiệp, giao thông liên lạc được gọi là các bài tập có nội dung kỹ thuật tổng hợp

- Có những bài tập được gọi là bài tập có nội dung lịch sử Đó là những bài tập chứa

đựng những kiến thức có đặc điểm lịch sử: những dữ kiện về các thí nghiệm cổ điển,

về những phát minh, sáng chế hoặc về những câu chuyện có tính chất lịch sử

- Có những bài tập được gọi là bài tập vui Đó là những bài tập sử dụng các sự kiện,

hiện tượng kỳ lạ hoặc vui Việc giải các bài tập này sẽ làm cho tiết học sinh động, nâng cao hứng thú học tập của học sinh [ 16, tr.91-92]

1.4.3.2 Phân loại theo các phương thức giải

Dựa theo các phương thức giải người ta có thể chia bài tập vật lý thành bài tập định

tính, bài tập định lượng, bài tập thí nghiêm và bài tập đồ thị

1.4.3.2.1.Bài tập định tính

Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải không cần thực hiện các phép tính

phức tạp hay chỉ phải làm những phép tính đơn giản, có thể tính nhẩm được Muốn giải bài tập định tính, học sinh phải thực hiện những phép suy luận lôgíc, do đó phải hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật vật lý và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong các trường hợp cụ thể Đa số các bài tập định tính yêu cầu học

sinh giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng xảy ra trong những điều kiện xác định

Bài tập định tính có rất nhiều ưu điểm như: nhờ đưa được lý thuyết vừa học lại gần với đời sống xung quanh, các bài tập này làm tăng thêm ở học sinh hứng thú với

môn học, tạo điều kiên phát triển óc quan sát của học sinh.Vì phương pháp giải những bài tập này bao gồm việc xây dựng những suy luận lôgíc dựa trên các định

luật vật lý nên chúng là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy của học sinh Việc

giải các bài tập đó rèn luyện cho học sinh hiểu rõ được bản chất của các hiện tượng

vật lý và những quy luật của chúng, dạy cho học sinh biết áp dụng kiến thức vào

thực tiễn Việc giải các bài tập định tính này rèn luyện cho học sinh chú ý đến việc

phân tích nội dung vật lý của các bài tập tính toán

Bài tập định tính có thể là bài tập đơn giản, trong đó chỉ áp dụng một định luật, một quy tắc, một phép suy luận lôgíc [14, tr.340-341]

Ví dụ: Vì sao ở mọi nơi trên mặt đất kim nam châm đều định

hướng theo một phương xác định? Đó là phương nào? —>

|

Ví dụ: Một vòng đồng được treo bằng hai sợi chỉ trong mặt Hình 1.5

Bài tập định tính có thể sử dụng một hình vẽ đơn giản

phẳng thẳng đứng (hinh 1.5) Lan thit nhat ngudi ta dua vao trong

vòng một thanh thép, lần sau đưa vào một nam châm

Chuyển động của thanh thép và nam châm có ảnh hưởng gì đến vị trí của vòng hay

không?

Một số bài tập định tính có thể trở thành một dạng của bài tập thí nghiệm

Ví dụ, với bài tập trên nếu ta sử dụng thí nghiệm để giải thì nó sẽ trở thành bài tập

thực nghiêm định tính

1.4.3.2.2 Bài tập định lượng

Bài tập định lượng là những bài tập mà muốn giải chúng, ta phải thực hiện một loạt các phép tính và kết quả là thu được một đáp số định lượng vật lý Có thể chia bài

tập định lượng thành hai loại:

1.4.3.2.2.1 Bài tập tính toán tập duot

Bài tập tính toán tập dược là những bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ đề cập đến

một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép tính đơn giản Những bài tập

này có tác dụng củng cố kiến thức cơ bản vừa học, làm cho học sinh hiểu rõ ý nghĩa

của các định luật và các công thức biểu diễn chúng, sử dụng các đơn vị vật lý và thói

quen cần thiết để giải những bài tập phức tạp hơn [14, tr.342]

Ví dụ, sau khi học xong bài “Điện trở của dây dẫn- Định luật ôm” (Vật lí 9) giáo

viên có thể đưa ra ví dụ để luyện tập công thức: I= U/R

Một bóng đèn lúc thắp sáng có điện trở 12O và cường độ dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn là 0,5A Tính hiệu điện thế giữa hai đầu dây tóc bóng đèn khi đó?

1.4.3.2.2.2 Bài tập tính toán tổng hợp

Bài tập tính toán tổng hợp là bài tập mà muốn giải nó thì phải vận dụng nhiều khái

niệm, định luật dùng nhiều công thức Loại bài này có tác dụng đặc biệt giúp học

sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ những mối liên hệ khác nhau giữa các phần của chương trình vật lý, tập cho học sinh biết phân tích những hiện tượng thực tế phức tạp ra thành những phần đơn giản tuân theo một định luật xác định [14, tr.343]

Ví dụ: Sau khi học xong bai’ “Doan mach song

song” ( Vât lí 9), giáo viên có thể ra bài tập sau:

Cho mạch điện như hình vẽ: U = 12V; R,= R;= 100;

R; = 5O; R,= 6 Tính cường độ dòng điện qua mỗi

điện trở và hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở Hình 1.6

1.4.3.2.3 Bài tập thí nghiệm

Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải

lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập Những thí nghiệm này thường là những thí nghiệm đơn giản có thể làm ở nhà,với những dụng

cụ đơn giản dễ tìm hoặc tự làm được Để giải các bài tập thí nghiệm, đôi khi cũng cần đến những thí nghiệm đòi hỏi học sinh phải tới phòng thí nghiệm vật lý của trường phổ thông để thực hiện, nhưng dù saơ cũng vẫn là những thí nghiệm đơn giản Bài tập thí nghiệm cũng có thể có dạng định tính hoặc định lượng Bài tập thí

nghiệm có nhiều tác dụng tốt về cả mặt giáo dưỡng, giáo dục và giáo dục kỹ thuật

tổng hợp, đặc biệt giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tiễn [14, tr.344]

Ví dụ: Một nam châm mạnh hình móng ngựa được khép kín bởi thanh sắt A Trọng lượng thanh sắt được chọn tương ứng với lực nâng của nam

châm Nếu bây giờ cho một thanh khác B bằng sắt non chạm (>

Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải phải tìm

trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá trình

diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị [14,tr.345]

Ví dụ : Cho đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường

độ dòng điện qua dây dẫn phụ thuộc vào hiệu điện 200

thế giữa hai đầu dây dẫn Xác định điện trở của dây dẫn? 100

0

2 4 Hình 1.8

Sự phân loại bài tập như trên chỉ là quy ước bởi vì khi

giải phần lớn các bài tập người ta có thể sử dụng một vài phương thức Chẳng hạn,

khi làm bài tập thực nghiệm cần phải lập luận bằng lời cũng như trong nhiều trường

- Các bài tập luyện tập được dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng được những

kiến thức xác định để giải từng loại bài tập theo một mẫu xác định Ở đây không đòi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh mà chủ yếu là cho học sinh luyện tập để nắm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định đã được chỉ dẫn

- Các bài tập sáng tạo được dùng để phát triển tư duy sáng tạo Việc giải các bài tập

này đồi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh Sự khác nhau giữa bài tập sáng tạo và bài

tập luyện tập là ở chỗ điều kiện cho trong bài tập sáng tạo che giấu angôrit giải, còn điều kiện cho trong bài tập luyện tập đã mang tính chất nhắc bảo angôrit giải chúng [16, tr.97]

1.5 Phương pháp giải bài tập vật lý

1.5.1 Tư duy giải bài tập vát lý

Mục tiêu cần đạt tới khi giải bài tập vật lý là tìm được câu trả lời đúng đắn,

giải đáp được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học chặt chẽ

Quá trình giải một bài tập vật lý thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài

toán, xem xét hiện tượng vật lý được đề cập và dựa trên kiến thức vật lý, toán để

nghĩ tới những mối liên hệ có thể có của các cái đã cho và các cái phải tìm, sao cho thấy được cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho Từ đó đi tới chỉ rõ được mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tìm chỉ với cái đã biết, tức

là tìm được lời giải đáp

Các công thức, phương trình mà ta đã lập được dựa theo các kiến thức vật lý và điều kiện cụ thể của bài toán là sự biểu hiện những mối liên hệ định lượng giữa các đại lượng vật lý Trong các phương trình đó, tuỳ theo điều kiện của bài tập mà có thể đại lượng này là đại lượng đã cho, đại lượng kia là đại lượng phải tìm và có thể đại

lượng khác nữa chưa biết [15, tr.64]

Thí dụ: phương trình v, = vạ + at biểu diễn mối liên hệ giữa các đại lượng: vận tốc tức thời v, , vận tốc ban đầu vạ , gia tốc a,và thời gian t

Phương trình này có thể được sử dụng khi giải một bài toán nào đó mà theo điều

kiện của nó có thể v, ; vạ là các đại lượng đã cho, a là đại lượng cần tìm còn t là đại

lượng chưa biết Từ phương trình v, = vạ + at cho thấy đại lượng cần tìm a có mối liên hệ với các đại lượng đã cho v,, vạ , nhưng đó chưa phải là mối liên hệ của cái phải tìm a chỉ với những cai da cho v, , vy , ma ca với cái chưa biết t Muốn đi đến lời

giải đáp cuối cùng (xác định được a ), ta phải tiếp tục dựa trên điều kiện của bài toán

và kiến thức vật lý để dẫn ra được những mối liên hệ khác nữa, trong đó có mối liên

hệ của cái chưa biết t với những cái đã cho Dựa trên tập hợp những mối liên hệ này

(hệ thống các phương trình) ta mới có thể luận giải, tính toán để có lời giải đáp cuối cùng( xác định được mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tìm a với những

cái đã cho) Đối với những bài tập tính toán thì những công việc vừa nêu chính là

việc thiết lập các phương trình và giải hệ phương trình để tìm nghiệm của ẩn số

Ta có thể mô hình hoá các mối liên hệ của các đại lượng đã cho, cái phải tìm và cái chưa biết như hình 1.9 trong đó (x) là cái phải tìm A,B, là những cái đã cho; a,b là những cái chưa biết

Sáu mối liên hệ này cho ta thấy có mối liên hệ giữa cái phải tìm x với cái đã cho A,

B,C, D, E, G, H, I, K, thông qua mối liên hệ của chúng với các cái chưa biết a, b, c,

d, e Nhờ hệ thống 6 mối liên quan này mà ta có thể làm sáng tỏ (hoặc loại trừ) các

cái chưa biết để rồi xác định được cái phải tìm

Hình 1.11: mô hình hoá quá trình làm sáng tỏ các yếu tố chưa biết trong các mối liên hệ đã xác a để đi đến xác định được cái ho tim

Việc xác lập được những mối liên hệ cơ bản cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức

vật lý vào điều kiện cụ thể của bài toán đã cho Sự tiếp tục luận giải, tính toán đi từ

những mối liên hệ đã xác lập được đến kết luận cuối cùng của việc giải đáp vấn đề

đặt ra trong bài toán

Sự nắm vững lời giải một bài tập vật lý phải thể hiện ở khả năng trả lời câu hỏi: việc giải bài tập này cần xác lập được những mối liên hệ cơ bản nào? sự xác lập các mối liên hệ cơ bản cụ thể này dựa trên sự vân dụng kiến thức vật lý gì? vào điều kiện cụ

thể gì của bài tâp? Sự nắm vững như vậy của người giáo viên vật lý sẽ giúp cho sự

định hướng phương pháp giảng dạy bài tập vật lý một cách đúng đắn và có hiệu quả Đối với những bài tập vật lý đơn giản thì khi vận dụng kiến thức vật lý vào điêu kiện

cụ thể của bài tập đó có thể thấy ngay được mối liên hệ trực tiếp của cái phải tìm với

những cái đã cho Chẳng hạn có thể dẫn ra ngay một công thức vật lý mà trong đó

có chứa đại lượng phải tìm cùng với các đại lượng khác đều là các đại lượng đã cho

hoặc đã biết Nhưng đối với các bài tập vật lý phức tạp hơn thì thường không thể dẫn

ra ngay được mối liên hệ trực tiếp của cái phải tìm với cái đã cho mà phải dựa trên một số các mối liên hệ cơ bản trong đó có chứa yếu tố phải tìm hoặc yếu tố đã cho cùng các yếu tố khác chưa biết rồi tiếp tục luận giải để đi tới sự vận hành các mối liên hệ trực tiếp của cái phải tìm chỉ với cái đã cho Trong sự vận hành các mối liên

hệ cơ bản để đi đến xác định được cái phải tìm ta thấy có vai trò quan trọng của các kiến thức, kỹ năng toán học cùng với những kiến thức vật lý Sự nắm vững lời giải một bài tập vật lý phức tạp phải thể hiện ở khả năng trả lời được câu hỏi: sơ đồ tiến trình luận giải để từ những mối liên hệ cơ bản đã xác lập được đi đến kết quả cuối cùng của việc giải bài tập vật lý là như thế nào? Trong nhiều bài tập vật lý khó khăn

chủ yếu đối với học sinh có thể là ở khâu vận dụng kiến thức toán Giáo viên vật lý

còn cần rõ điều đó có thể hướng dẫn giúp đỡ học sinh đúng chỗ cần thiết nhất Đối với các bài tập định tính, không cần phải tính toán phức tạp, nhưng vẫn cần có suy luận lôgic từng bước để đi đến kết luận cuối cùng Trong trường hợp này ta cũng

có thể mô hình hoá tiến trình luận giải bằng một sơ đồ khát quát hình vẽ 1.12 là một ví dụ tiến trình luận giải như sau: nhờ mối liên hệ (1) rút ra kết luận (a) Dựa trên kết luận (a) cùng mối liên hệ (2) rút ra kết luận (b) Dựa trên kết luận (b) cùng mối liên hệ (3) rút ra kết luận cuối cùng (c)

QM Hah @ FOr 4 +)

Hinh 1.12 Đối với các bài toán thí nghiệm có đặc điểm nghiên cứu thực nghiệm về một sự

liên hệ phụ thuộc nào đó thì quá trình giải bài tập chính là quá trình làm rõ những điều kiện mà trong đó mối liên hệ phụ thuộc cần nghiên cứu có thể xảy ra, xác định

phương án thí nghiệm cho phép thu lượm những thông tin cần thiết cho sự khảo sát

về sự liên hệ phụ thuộc đó, nắm vững các dụng cụ đo lường cần sử dụng, lắp ráp các

dụng cụ, tiến hành thí nghiệm và ghi các kết quả quan sát, xử lý kết quả, kết luận về

sự phụ thuộc nghiên cứu [16, tr 100-103]

1.5.2 Các bước chung của việc giải bài tập vật lý

Bài tập vật lý rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú, không thể

nói về một phương pháp chung, vạn năng có thể áp dụng để giải quyết được mọi bài toán vật lý Tuy nhiên ta có thể vạch ra một dàn bài chung gồm những bước sau đây:

1) Bước thứ nhất: Tìm hiểu đề bài

- Xác định ý nghĩa vật lý của các thuật ngữ

- Đọc và ghi gắn gọn các đữ liệu xuất phát và các cái phải tìm

- Mô tả lại được tình huống được nêu trong đề bài, vẽ hình minh họa

- Nếu đề bài yêu cầu thì phải dùng đồ thị hoặc làm thí nghiệm để thu được các dữ liệu cần thiết

2) Bước thứ hai: Xác lập các mối liên hệ cơ bản của các dữ liệu xuất phát và của các cái phải tìm

- Đối chiếu các dữ liệu xuất phát và cái phải tìm, xem xét bản chất vật lý của tình huống đã cho để nghĩ đến các kiến thức, các định luật, các công thức có liên quan

- Xác lập mối liên hệ cơ bản cụ thể của các dữ liệu xuất phát và của cái phải tìm

- Tìm kiếm, lựa chọn các mối liên hệ tối thiểu cần thiết, sao cho thấy được các mối

liên hệ của cái phải tìm với các dữ liệu xuất phát, từ đó hi vọng có thể rút ra cái cần

tìm

3) Bước thứ ba: Rút ra kết quả cần tìm

Từ các mối liên hệ cần thiết đã xác lập được, tiếp tục luận giải, tính toán để rút ra kết luận cần tìm

4) Bước thứ tư: Kiểm tra xác nhận kết quả

Để có thể xác nhận kết quả cần tìm, cần kiểm tra lại việc giải, theo một hoặc một số

cách sau đây:

- Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi, xét hết các trường hợp chưa

- Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không

- Kiểm tra thứ nguyên xem có phù hợp không

- Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế có phù hợp không

- Kiểm tra kết quả bằng thực nghiệm xem có phù hợp không

- Giải bài toán theo cách khác xem có cho cùng kết quả không

Trong thực tế giải các bài toán vật lý ta thấy không nhất thiết có sự tách bạch một cách cứng nhắc giữa bước thứ ba với bước thứ hai trình bày ở trên Không phải bao

giờ người ta cũng xác lập xong xuôi hệ phương trình rồi mới bắt đầu luận giải với

phương trình để rút ra kết quả cần tìm Có thể là sau khi xác lập một mối liên hệ vật

lý cụ thể nào đó, người ta thực hiện ngay sự luận giải với mối liên hệ đó (biến đổi

phương trình đó), rồi tiếp sau đó lại xác lập một mối liên hệ khác Nghĩa là sự biến

đổi các mối liên hệ (các phương trình) cơ bản đã xác lập được có thể xen kẽ, hòa lẫn

với việc tìm tòi, xác lập các mối liên hệ (các phương trình ) cần thiết tiếp theo [16,tr.111-112]

1.6 Phương pháp hướng dẫn giải bài tập thí nghiệm

Nếu dựa trên sơ đồ dưới đây thì sẽ có cơ sở khoa học cho việc suy nghĩ cách tổ chức, định hướng hoạt động học đề xuất, giải quyết vấn đề của học sinh trong quá trình dạy học, trong đó có quá trình hướng dẫn, tổ chức cho học sinh giải quyết vấn

Với bài tập như thế nào, giải pháp chính là các phương án thí nghiệm

TINH HUONG (DIEU KIEN) XUAT PHAT NAY SINH VAN DE

; Van dé

(đòi hỏi kiêm nghiệm - ứng dụng

kết luận/ Kiến thức đã nêu

Băng suy luận lí thuyêt Nhờ thí nghiệm và quan

nhờ vận dung kêt luận/ sát

(thu được nhờ suy luận lí (thu được nhờ thí nghiệm

Hình 1.13 Dạng khái quát của sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa học giải

quyết van dé, kiểm nghiệm hoặc ứng dụng một kiến thức cụ thể.[LT,tr 16]

Như vậy, căn cứ vào sơ đồ trên (có thể tách thành sơ đồ cho hai loại bài tập), có thé

thấy rõ các định hướng cần có của giáo viên và chú ý rằng nội dung có được trong

mỗi ô là kết quả của quá trình tư duy

1.7 Phương pháp chung để giải bài tập thí nghiệm phần Điện từ (lớp 9 THCS) Chúng ta đều biết, thí nghiệm vật lí là yếu tố không thể thiếu được của quá

trình nhận thức vật lí, tuỳ theo mục đích sử dụng thí nghiệm trong dạy học, thí

nghiệm vật lí có thể có những vai trò khác nhau trong tiến trình dạy học:

Thí nghiệm vật lí là là cơ sở để xây dựng, chứng minh kiến thức vật lí; thí nghiệm vật lí có tác dụng bồi dưỡng cho HS phương pháp nghiên cứu vật lí, rèn kĩ năng, kĩ

xảo, sử dụng các dụng cụ đo và các dụng cụ thiết bị khác; thí nghiệm vật lí có tác dụng bồi dưỡng cho HS kiến thức kĩ năng kĩ thuật tổng hợp; thí nghiệm vật lí có thể

sử dụng như phương tiện để để xuất vấn đề, để cho HS vận dụng, củng cố kiến thức,

để kiểm tra kiến thức của học sinh; thí nghiệm vật lí có tác dụng bồi dưỡng một số

đức tính tốt cho HS ( tính trung thực, tính cẩn thận, kiên trì) [16, tr.143]

Đối với loại bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập

Chính vì vậy mà bài tập thí nghiệm ngoài những tác dụng như những loại bài tập khác, nó còn có nhiều tác dụng tích cực to lớn khác, đặc biệt là làm sáng tỏ mối

quan hệ giữa lí thuyết và thực tiễn

Đối với việc giải hai loại bài tập thí nghiệm phần Điện từ, theo chúng tôi có thể tiến

hành theo các bước sau:

1.7.1 Loại bài tập trả lời câu hỏi “tại sao”?

Bước 1: Nghiên cứu đề bài, xác định vấn đề cần giải quyết

- Nghiên cứu đề bài, xác định các dụng cụ thí nghiệm và các dữ kiện đề bài

cho biết

- _ Xác định vấn đề cần nghiên cứu giải quyết

- _ Xác định các kiến thức liên quan để sơ bộ hình dung mối quan hệ giữa các

đại lượng

Bước 2: Tìm các giải pháp giải quyết vấn đề

- Xác định những kiến thức liên quan đến hiện tượng xảy ra Phát biểu nội dung kiến thức đó

- _ Xác định con đường giải quyết vấn đề đặt ra

- Thiét lap moi quan hệ giữa hiện tượng cần giải thích hay dự đoán với những

dữ kiện cụ thể đã cho trong đề bài cùng với những kiến thức liên quan

Bước 3: Thực hiện giải pháp đã nêu ra

-_ Thực hiện chuỗi suy luận lôgic để giải thích hiện tượng đề bài đã cho hay hiện tượng dự đoán và rút ra kết luận

-_ Bố trí dụng cụ, mắc sơ đồ, tiến hành thí nghiệm và quan sát hiện tượng xảy

ra Dựa vào kết quả thí nghiệm để rút ra kết luận

Bước 4: Rút ra kết luận

Đối chiếu giữa kết luận có được nhờ suy luận lí thuyết với kết luận có được từ các

dữ liệu thực nghiệm để quy nạp chấp nhận kết quả khi có sự phù hợp giữa lí thuyết

và thực nghiệm

1.7.2 Loại bài tập trả lời câu hỏi “làm thế nào”?

Bước 1: Nghiên cứu đề bài, xác định vấn đề nghiên cứu

- Nghiên cứu đề bài, xác định dụng cụ, vật liệu thí nghiệm và các dữ kiện đề bài cho biết

- _ Xác định vấn đề cần nghiên cứu giải quyết Phát biểu vấn đề đó

Bước 2: Đề xuất giải pháp: xây dựng phương án thí nghiệm

- _ Xác định kiến thức liên quan đến vấn đề cần nghiên cứu giải quyết

- _ Xây dựng các phương án thí nghiệm và vẽ sơ đồ theo những phương án đó (

Đề xuất mô hình có thể vận hành được để đi đến cái cần tìm)

- Lua chon phương án thí nghiệm khả thi nhất

- Lựa chọn dụng cụ thí nghiệm phù hợp với phương án

- Bố trí và lắp ráp thí nghiệm

- _ Dự đoán hiện tượng xảy ra

Bước 3 : Thực hiện giải pháp : Tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện tượng

- Xác định kiến thức liên quan đến hiện tượng dự đoán, thực hiện suy luận

logic giải thích hiện tượng dự đoán Rút ra kết luận

- _ Tiến hành thí nghiệm theo phương án đã chọn, quan sát hiện tượng Căn cứ

vào kết quả thu được, rút ra kết luận

Bước 4 : Rút ra kết luận

Đối chiếu kết quả suy luận lí thuyết và các dữ liệu thực nghiệm để chấp nhận phương án thí nghiệm đã thiết kế nếu có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, hoặc để xét lại, bổ sung, sửa đổi đối với việc xây dựng phương án thí nghiệm khi

chưa có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi, xây dựng cái cần tìm

1.8 Các kiểu hướng dẫn học sinh trong giải bài tập vật lý

1.8.1 Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn angôrif)

Sự hướng dẫn hành động theo mẫu đã có thường được gọi là hướng dẫn angôrit Ở

đây thuật ngữ angôrit được dùng với ý nghĩa là một quy tắc hành động hay chương

trình hành động được xác định một cách rõ ràng, chính xác và chặt chẽ, trong đó chỉ

rõ cần thực hiện những hành động nào và theo trình tự nào để đi đến kết quả

Hướng dẫn angôrit là sự hướng dẫn chỉ rõ những hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó Những hành động sơ cấp phải được học sinh hiểu một cách đơn giá và học sinh đã nắm vững Kiểu hướng dẫn angôrit đòi hỏi

giáo viên phải phân tích một cách khoa học việc giải bài toán để xác định được một

trình tự chính xác chặt chẽ của các hành động cần thực hiện để giải được bài toán và đảm bảo cho các hành động đó là hành động sơ cấp đối với học sinh

Kiểu hướng dẫn angôrit thường được áp dụng khi cần dạy cho học sinh phương

pháp giải một loại bài toán điển hình nào đó, nhằm luyện tập cho học sinh kỹ năng giải một loại bài toán xác định nào đó

Kiểu hướng dẫn angôrit có ưu điểm là nó đảm bảo cho học sinh giải một bài toán đã

giao một cách chắc chắn, nó giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài toán của học

sinh có hiệu quả Tuy nhiên, nếu việc hướng dẫn học sinh giải bài toán luôn chỉ áp

dụng kiểu hướng dẫn angôrit thì học sinh chỉ quen chấp hành những hành động đã

được chỉ dẫn theo một mẫu đã có sẵn, do đó ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh

khả năng tìm tòi, sáng tạo Sự phát triển tư duy sáng tạo của học sinh bị hạn

chế.[16,tr.114-116]

1.8.2 Hướng dẫn tìm tòi

Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ, tìm tòi phát hiện cách giải quyết, không phải là giáo viên chỉ dẫn cho học sinh chỉ việc chấp hành các hành động theo một mẫu đã có để đi tới kết quả mà là giáo viên gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện

để đạt được kết quả

Kiểu hướng dẫn tìm tòi được áp dụng khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để

giải được bài toán, đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy học sinh, muốn

tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm tòi cách giải quyết

Ưu điểm của kiểu hướng dẫn này là tránh được tình trạng giáo viên làm thay cho học sinh trong việc giải bài toán Nhưng vì kiểu hướng dẫn này đòi hỏi học sinh tự

lực tìm tòi cách giải quyết chứ không phải là học sinh chỉ việc chấp hành các hành động theo mẫu đã được chỉ ra, nên không bao giờ cũng đảm bảo cho học sinh giải được bài toán một cách chắc chắn

Khó khăn của kiểu hướng dẫn này chính là ở chỗ sự hướng dẫn của giáo viên phải

sao cho không được đưa học sinh đến chỗ chỉ việc thực hành các hành động theo

mẫu, nhưng đồng thời lại không thể là một sự hướng dẫn viển vông, quá chung

chung không giúp ích được cho sự định hướng tư duy của học sinh

Nó phải có tác dụng hướng tư duy vào phạm vi cần và có thể tìm tòi phát hiện cách giải quyết [16, tr.1 17]

1.8.3 Định hướng khái quát chương trình hoá

Định hướng khái quát chương trình hoá là sự hướng dẫn cho học sinh tự tìm tòi cách

giải quyết (chứ không thông báo ngay cho học sinh cái có sắn) Nét đặc trưng của

kiểu hướng dẫn này là giáo viên định hướng hoạt động tư duy của học sinh theo

đương lối khái quát của việc giải quyết vấn đề Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết của học sinh Nếu học sinh không đáp ứng được thì sự giúp đỡ

tiếp theo của giáo viên là sự phát triển định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hoá

thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho học sinh, để thu hẹp hơn phạm vi phải tìm tòi, giải quyết cho vừa sức học sinh Nếu học sinh vẫn không đủ khả năng tự lực tìm

tòi, giải quyết thì hướng dẫn của giáo viên chuyển dân thành hướng dẫn theo mẫu để

đảm bảo cho học sinh hoàn thành yêu cầu của một bước, sau đó tiếp tục yêu cầu học sinh tự lực tìm tòi giải quyết bước tiếp theo Nếu cần thì giáo viên lại giúp đỡ thêm

Cứ như vậy cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra

Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện huớng dẫn tiến trình hoạt động giải bài toán của học sinh, nhằm giúp học sinh tự giải được bài toán đã cho, đồng

thời dạy cho học sinh cách suy nghĩ trong quá trình giải bài toán [16, tr.119-120]

KET LUAN CHUONG 1

Để đạt được mục đích của luận văn như đã đề ra, trong chương này chúng tôi đã

trình bày cơ sở lí luận về những vấn đề cơ bản sau:

- Bản chất của hoạt động dạy và hoạt động học

- Bản chất của hoạt động nhận thức vật lí

-_ Phát triển tư duy của HS trong dạy học vật lí

- Các vấn đề về bài tập vật lí: Khái niệm về bài tập vật lí; vai trò và tác dụng của bài

tập vật lí; phân loại bài tập vật lí; phương pháp giải bài tập vật lí; phương pháp

hướng dẫn giải bài tập vật lí Đặc biệt luận văn đi sâu vào phân tích vai trò của bài

tập thí nghiệm cũng như việc hướng dẫn học sinh giải bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí

Tất cả những điều này sẽ được chúng tôi vận dụng để soạn thảo hệ thống bài tập thí nghiệm, xây dựng phương pháp giải và phương án hướng dẫn học sinh giải các bài tập này khi dạy một số kiến thức chương “Điện từ học” Vật lí 9 THCS mà nội dung cụ thể được thể hiện trong chương 2 của luận văn

CHUONG 2 PHÂN LOẠI, LỰA CHỌN HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM VỀ MỘT

SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “ĐIỆN TỪ HỌC” VÀ XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN

HƯỚNG DẪN GIẢI

2.1 Phân tích nội dung kiến thức vật lý

2.1.1 Nội dung kiến thức khoa học

2.1.1.1 Từ trường trong chân không

a/ Tương tác từ

- Sự tương tác giữa dòng điện và nam châm, giữa hai dòng điện, giữa các nam châm gọi là tương tác từ

- Tương tác từ chỉ xuất hiện khi có các dòng điện và phụ thuộc vào dòng điện đó

Nói đúng hơn, tương tác từ xuất hiện khi các điện tích chuyển động và phụ thuộc

vào tính chất của chuyển động đó

- Định luật Ampe về tương tác giữa hai dòng điện:

e_ Nói chung, lực tương tác giữa hai dòng điện phụ thuộc vào cường độ dòng điện, vào hình dạng của dây dẫn có dòng điện, vào khoảng cách giữa hai dây

dẫn

e Lực tác dụng giữa hai phần tử mạch điện:

Luc tit dF do phần tử dòng điện Izi tác dụng lên phần tử I,2/, cách nó khoảng 7 là

một véc tơ:

+ có phương vuông góc với TI, dl, va phdp tuyén 7 cia mat phang chita Idi va 7 + Có chiều theo qui tắc vặn nút chai, sao cho ba véctơ theo thứ tự dl, „ ñ và dF lập thành một tam diện thuận

I dl.sin(dl ,7).I, dl, sin(dl, ,71)

r

Trong đó K là một hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào đơn vị mà ta chọn Nếu dùng hệ don vị

SL, thì trong trường hợp hai phần tử đặt trong chân không, hệ số tỉ lệ K là đại lượng

có thứ nguyên và có giá trị là: K = &, V6i “, = 47.10" don vi SI, gọi là hằng số từ

7T

(đơn vị là Henry trên mét, kí hiệu H/ m)

Vậy công thức (2.1) trong hệ SĨ là:

ap ato Idlsin 0.1 ,dl, sin 0, 2.1.1

4z r ( )

Vì lực đ# là một đại lượng vectơ, nên ta có thể biểu diễn nó về cả phương, chiều và

độ lớn bằng biểu thức véctơ:

gee Mo [eal {tate 4z r 22)

Các biểu thức (2.1) và (2.2) là biểu thức của định luật Ampe về lực tương tác giữa hai phần tử mạch điện

b/ Từ trường- Véctơ cẩm ứng từ và véctơ cường độ từ trường

* Từ trường: Từ trường xuất hiện xung quanh dòng điện ngay cả khi không có mặt những dòng điện khác Khi đó trong không gian xung quanh dòng điện có những

biến đổi nhất định Từ trường là một dạng của vật chất

Đó là nội dung của địng luật Biô-Xava-Laplaxơ về cảm ứng từ gây bởi một phần tử dòng điện Độ lớn của cảm ứng từ là:

_ My Idlsin @

4n or?

với Ø là góc giữa véctơ Ai và 7

Phương của véctơ đ#_ vuông góc với véctơ đi và 7 „ tức là vuông góc với mặt phẳng chứa diva 7 Chiểu của véctơ đ# tuân theo qui tắc vặn nút chai: quay cho vặn nút

chai tiến theo chiều của dòng điện, thì chiều quay của cán vặn nút chai sẽ chỉ chiều của vẻtơ cảm ứng từ

* Nguyên lí chồng chất

Nếu tại một điểm nào đó có cảm ứng từ gây bởi nhiều dòng diện, thì véctơ cảm ứng

từ tổng hợp tại điểm đó bằng tổng hình học các véc tơ cảm ứng từ gây bởi các dòng

điện riêng rẽ: B=B.+B,+ +B, =SB, (2.4)

* Véctơ cường độ từ trường

Để đặc trưng cho từ trường một cách định lượng, ngoài véctơ cảm ứng từ ở, người

ta còn dùng khái niệm véctơ cường độ từ trường H Trong chân không hai véctơ BvàH có cùng phương, cùng chiều và liên hệ với nhau bởi hệ thức

My

Trong hệ SI, đơn vị của cường độ từ trường H là Ampe trên mét, kí hiệu A/m

c¡ Đường cảm ứng từ Từ thông

- Đường cảm ứng từ: Đường cảm ứng từ là những đường vẽ trong từ trường mà

tiếp tuyến với nó ở mỗi điểm trùng với véctơ cảm ứng từ tại điểm đó

Trên đường cảm ứng từ ghi chiều dương trùng với chiều của véctơ cảm ứng từ tại mỗi điểm Vì véctơ cảm ứng từ có giá trị, phương, chiều hoàn toàn xác định tại mỗi

điểm, nên các đường cảm ứng từ không bao giờ cắt nhau

- Từ thông: Từ thông qua mặt nhỏ AS,, đặt vuông góc với đường cảm ứng từ của từ

trường đều B, là đại lượng A®, xác định bởi biểu thức: A® = B.AS,

Về ý nghĩa hình học, A® cho ta biết số đường cảm ứng từ đi qua mặt A5S,

Nếu AS không vuông góc với đường cảm ứng từ, mà pháp tuyến của nó lập với đường cảm ứng từ một góc œ_ thì:

Trong đó B, = B.cosa@ 1a hinh chiéu cua B tren phương pháp tuyến cua AS

Trong hệ SĨ, đơn vị của từ thông là Vêbe, kí hiệu là wb

đJ Tác dụng của từ trường lên dòng điện

* Tác dụng của từ trường lên một phần tử dòng điện:

Lực tác dụng 4F của từ trường có vectơ cảm ứng từ Z lên một phần tử mạch điện

Có phương vuông góc với ở và đ/, có chiêu liên hé voi B va di theo qui tắc vặn nút

chai: quay cán vặn nút chai từ Ÿ đến Z, vặn nút chai tiến theo chiêu cia luc dF

Thông thường, người ta hay xác định chiều của dF nhờ quy tắc bàn tay trái: đặt bàn tay trái sao cho đường cảm ứng từ xuyên qua lòng bàn tay, chiều dòng điện đi từ cổ

tay đến các ngón tay, thì chiều của ngón tay cái mở ra là chiều của lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện

* Tác dụng tương hỗ giữa hai dòng điện thẳng song song dài vô hạn

Hai dòng điện thẳng song song dài vô hạn, cách nhau khoảng d, có dòng điện

Nếu I¡ cùng chiêu với I; thì hai dòng điện hút nhau và ngược lại

2.1.1.2 Từ trường của điện tích chuyển động

* Cảm ứng từ do một hạt mang điện chuyển động gây ra là:

An

trong đó ¥ 1a van téc cua hạt mang điện, 7 là bán kính vectơ từ hạt mang điện đến

điểm ta xét từ trường Độ lớn của cảm ứng từ là:

e.y.Sin

Bao me 2.10.1

với œlà góc giữa vectơ vận tốc ÿ và bán kính Z Phương của véctơ cảm ứng từ ở

vuông góc với vectơ ? và Z Nếu hạt mang điện dương, chiều của véctơ cảm ứng từ

B xác định theo qui tắc vặn nút chai: quay cán vặn nút chai theo chiều tir ¥ dén

7 chiều tiến của vặn nút chai là chiều của véc tơ cảm ứng từ B

Cam ứng từ gây bởi điện tích âm (e<0) chuyển động có chiều ngược với qui tắc này

* Lực từ tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động với vận tốc ÿ là:

trong đó ở là cảm ứng từ, ï là vận tốc của hạt mang điện, e là giá trị đại số của

điện tích chuyển động Lực ƒ có giá trị:

f=e.v.B.sinz (2.11.1)

Với ø là góc giữa ÿ và Phương của lực này vuông góc với véctơ ? và B Chiéu của lực tác dụng lên điện tích dương xác định theo qui tắc vặn nút chai: “quay cán

vặn nút chai theo chiều từ ø đến Z, chiều tiến của vặn nút chai là chiều của véctơ

#”( hoặc qui tắc bàn tay trái) Chiều của lực tác dụng lên điện tích âm, ngược với qui tắc trên

2.1.1.3 Từ trường trong từ môi

a/ Sự từ hoá các chất

- Các chất có khả năng bị từ hoá được gọi là từ môi (hay vật liệu từ)

- Khi ta đặt từ môi vào từ trường thì nó bị từ hoá và tạo ra từ trường phụ có cảm ứng

từ ' Cảm ứng từ tổng hợp Z trong từ môi là kết quả của sự chồng chất từ trường phụ Z' này với từ trường ban đầu ö,:

Căn cứ vào độ lớn, phương và chiêu của véctơ 8' người ta phân từ môi làm 3 loại:

+ Chất thuận từ: #' cùng chiều với Ö, và độ lớn của nó rất nhỏ so với B,

+ Chất nghịch từ: Z' ngược chiêu với Z, và độ lớn của nó rất nhỏ so với B,

+ Chất sắt từ: Z' cùng chiều với ở, và có thể lớn hơn Z, nhiều

* Cường độ từ trường trong từ môi:

“th

trong đó J là véctơ từ hoá Đối với chân không J = 0, ta có:

b/ Nam châm vĩnh cửu

Mỗi nam châm vĩnh cửu có hai cực là cực Bắc và cực Nam, cực Bắc là cực có

các đường cảm ứng từ đi ra, còn cực nam là cực tại đó các đường cảm ứng từ đi vào

2.1.1.4 Hiện tượng cảm ứng điện từ

- Mỗi khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện

Sự biến thiên này có thể xảy ra theo hai cách: hoặc là mạch kín đứng yên trong một

từ trường biến thiên, hoặc là mạch kín (hay một phần mạch kín) chuyển động trong

từ trường Dòng điện phát sinh trong mạch mỗi khi từ thông qua nó biến thiên được