Trường THPT Nguyễn Thái Bình Giáo án vật lí 11 CB - Năm học 2012 - 2013 CHƯƠNG 4: Bài:19 ,Tiết:38 TỪ TRƯỜNG Tuần: 1. MỤC TIÊU: 1.1. kiến thức: + Học sinh biết: Nªu ®ỵc tõ trêng tån t¹i ë ®©u vµ cã tÝnh chÊt g×. + học sinh hiểu: Nêu được các đặc điểm của đường sức từ của thanh nam châm thẳng, của nam châm chữ U. 1.2. kĩ năng: - VÏ ®ỵc c¸c ®êng søc tõ biĨu diƠn vµ nªu c¸c ®Ỉc ®iĨm cđa ®êng søc tõ cđa dßng ®iƯn th¼ng dµi, cđa èng d©y cã dßng ®iƯn ch¹y qua vµ cđa tõ trêng ®Ịu. 1.3. Thái độ: - Nghiêm túc trong học tập, u thích bộ mơn. 2. NỘI DUNG HỌC TẬP - Nam châm - Từ tính của dây dẫn có dòng điện - Từ trường - Đường sức từ 3. CHUẨN BỊ: 3.1. Giáo viên: - Các dụng cụ thí nghiệm : - Các phần mềm mơ phỏng : 3.2. Học sinh: Ôn lại phần từ trường ở Vật lí lớp 9. 4.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 4.1. Ổn định và kiểm diện: 4.2. Kiểm tra miệng: Giới thiệu chương trình học kỳ II và những nội dung sẽ nghiên cứu trong chương Từ trường. 4.3. Tiến trình bài học: Hoạt động của Giáo Viên và Học Sinh Nội dung bài học Hoạt động 1:Vào bài:như sgk Hoạt động 2: Tìm hiểu nam châm. Tìm hiểu nam châm. (5 phút) I. Nam châm : GV: Nguyễn Thị Thu Trầm Trang 1 Trường THPT Nguyễn Thái Bình Giáo án vật lí 11 CB - Năm học 2012 - 2013 Mục tiêu: Biết được nam châm và các tính chất của nam châm + giới thiệu về lich sử phát hiện nam châm, các vật liệu nam châm - Hs trã lời câu hỏi C 1 + Mỗi nam châm có hai cực : Nam và Bắc +Hướng dẫn hs trã lời câu hỏi C 2 Hoạt động 3 :Tìm hiểu từ tính của dây dẫn có dòng điện ( 5phút) Mục tiêu: Biết được từ tính của dây dẫn + GV Giới thiệu qua các thí nghiệm về sự tương tác giữa dòng điện với nam châm và dòng điện với dòng điện. - Kết luận về từ tính của dòng điện. Hoạt động 4 : Tìm hiểu Từ trường( 10phút) Mục tiêu: Biết được đặc điểm của từ trường GV thuyết giảng và đặt các câu hỏi về xuất hiện của lực từ + Giải thích sự tác dụng của lực từ lên nam châm hoặc lên dòng điện - Gọi hs phát biểu đònh nghóa từ trường + Gv đặt vấn đề về cách xác đònh tồn tại, hướng của từ trường? Hoạt động 5 :Đường sức từ (10 phút) M ục tiêu: Biết đặc điểm của đường sức từ + GV yêu cầu học sinh nhắc lại khái niệm đường sức điện ( biểu diễn hình học của điện trường ), liên hệ về tính tương tự và nêu đònh nghóa đường sức từ -Nhắc lại những tính chất cơ bản của đường sức điện. Loại vật liệu có thể hút được sắt vụn gọi là nam châm. Mỗi nam châm bao giờ củng có hai cực : Cực nam ( S) cực bắc (N). Các nam châm đặt gần nhau tương tác với nhau, các cực cùng tên thì đẩy nhau, các cực khác tên thì hút nhau .Lực tương tác đó gọi là lực từ II. Từ tính của dây dẫn có dòng điện : Dây dẫn có dòng điện cũng có từ tính như nam châm . Hai day dẫn có dòng điện cùng chiều thì hút nhau , ngược chiều thì đẩy nhau. III . Từ trường : 1) Đònh nghóa : Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó . 2) Hướng của từ trường : Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam- Bắc của kim nam châm nhỏ name can bằng tại điểm đó. IV.Đường sức điện : 1)Đònh nghóa : Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó 2)Các ví dụ về đường sức từ : • Tõ trêng cđa dßng ®iƯn th¼ng dµi : - C¸c ®êng søc tõ cđa dßng ®iƯn th¼ng lµ c¸c ®êng trßn ®ång GV: Nguyễn Thị Thu Trầm Trang 2 Trường THPT Nguyễn Thái Bình Giáo án vật lí 11 CB - Năm học 2012 - 2013 Gv yêu cầu học sinh vẽ các đường sức từ . HS vẽ các đường sức từ trong một vài trường hợp đơn giản . +Chiều đường sức từ tại một điểm cũng là chiều của từ trường tại điểm đó -Gv giới thiệu từ phổ Các ví dụ về đường sức từ : Gv giới thiệu thí nghiệm hình 19.7a và gọi học sinh rút ra nhận xét -Giới thiệu quy tắc bàn tay phải -Từ trường của dòng điện tròn và giới thiệu thí nghiệm hình 19.9 a và các quy tắc nam thuận bắc ngược và vào nam ra bắc -Các tính chất của đường sức từ t©m n»m trong mỈt ph¼ng vu«ng gãc víi dßng ®iƯn. T©m cđa c¸c ®êng søc tõ lµ giao ®iĨm cđa mỈt ph¼ng ®ã vµ d©y dÉn. - ChiỊu cđa c¸c ®êng søc tõ ®ỵc x¸c ®Þnh theo quy t¾c n¾m tay ph¶i : Gi¬ ngãn c¸i cđa bµn tay ph¶i híng theo chiỊu dßng ®iƯn, khum bèn ngãn kia xung quanh d©y dÉn th× chiỊu tõ cỉ tay ®Õn c¸c ngãn lµ chiỊu cđa ®êng søc tõ. • Tõ trêng cđa dßng ®iƯn trßn : - C¸c ®êng søc tõ cđa dßng ®iƯn trßn ®Ịu cã chiỊu ®i vµo mét mỈt vµ ®i ra mỈt kia cđa dßng ®iƯn trßn Êy. §êng søc tõ ë t©m dßng ®iƯn trßn lµ mét ®êng th¼ng vu«ng gãc víi mỈt dßng ®iƯn trßn. Quy íc : MỈt Nam cđa dßng ®iƯn trßn lµ mỈt khi nh×n vµo ta thÊy dßng ®iƯn ch¹y theo chiỊu kim ®ång hå, cßn mỈt B¾c th× ngỵc l¹i. -C¸c ®êng søc tõ cđa dßng ®iƯn trßn cã chiỊu ®i vµo mỈt Nam vµ ®i ra tõ mỈt B¾c cđa dßng ®iƯn trßn Êy. Ta cã thĨ dïng quy t¾c n¾m tay ph¶i ®Ĩ x¸c ®Þnh chiỊu cđa ®- êng søc tõ t¹i t©m cđa dßng ®iƯn trßn: Khum bµn tay ph¶i sao cho chiỊu tõ cỉ tay ®Õn ngãn tay chØ chiỊu dßng ®iƯn trßn, th× ngãn tay c¸i cho·i ra chØ chiỊu cđa ®êng søc tõ ®i qua t©m cđa dßng ®iƯn trßn. Ngêi ta cã thĨ dïng quy t¾c c¸i ®inh èc hc quy t¾c vỈn nót chai ®Ĩ x¸c ®Þnh chiỊu ®êng søc tõ cđa tõ trêng cđa mét sè dßng ®iƯn cã d¹ng ®¬n gi¶n. 3) Các tính chất của đường sức từ : -Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức từ -Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu. - Chiều của đường sức từ tuân theo những quy tắc xác đònh ( nắm tay phải, quy tắc vào nam ra bắc ) -Từ trường mạnh thì các đường sức từ mau và chỗ từ trường yếu thì các đường sức thưa . 5.TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG DẪN HỌC TẬP: 1.1. Tổng kết: Nam châm : Loại vật liệu có thể hút được sắt vụn gọi là nam châm. Mỗi nam châm bao giờ củng có hai cực : Cực nam ( S) cực bắc (N). Các nam châm đặt gần nhau tương tác với nhau, các cực cùng tên thì đẩy nhau, các cực khác tên thì hút nhau .Lực tương tác đó gọi là lực từ Từ tính của dây dẫn có dòng điện: GV: Nguyễn Thị Thu Trầm Trang 3 Trường THPT Nguyễn Thái Bình Giáo án vật lí 11 CB - Năm học 2012 - 2013 Dây dẫn có dòng điện cũng có từ tính như nam châm . Hai day dẫn có dòng điện cùng chiều thì hút nhau , ngược chiều thì đẩy nhau. Từ trường : Đònh nghóa :Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó . Hướng của từ trường :Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam- Bắc của kim nam châm nhỏ name can bằng tại điểm đó. Đường sức từ:Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó Các tính chất của đường sức từ : -Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức từ -Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu. - Chiều của đường sức từ tuân theo những quy tắc xác đònh ( nắm tay phải, quy tắc vào nam ra bắc ) -Từ trường mạnh thì các đường sức từ mau và chỗ từ trường yếu thì các đường sức thưa 1.2. Hướng dẫn học tập: - Đối với bài học tiết này: + Học bài, + Làm bài tập - Đối với bài học tiếp theo:Chuẩn bị bài:lực từ,cảm ứng từ 6.PHỤ LỤC: Bài: 20 Tiết :39 Tuần: LỰC TỪ.CẢM ỨNG TỪ 1. MỤC TIÊU: GV: Nguyễn Thị Thu Trầm Trang 4 Trường THPT Nguyễn Thái Bình Giáo án vật lí 11 CB - Năm học 2012 - 2013 1.1. kiến thức: + Học sinh biết: Ph¸t biĨu ®ỵc ®Þnh nghÜa vµ nªu ®ỵc ph¬ng, chiỊu cđa c¶m øng tõ t¹i mét ®iĨm cđa tõ tr- êng. Nªu ®ỵc ®¬n vÞ ®o c¶m øng tõ. + học sinh hiểu: ViÕt ®ỵc c«ng thøc tÝnh lùc tõ t¸c dơng lªn ®o¹n d©y dÉn cã dßng ®iƯn ch¹y qua ®Ỉt trong tõ trêng ®Ịu 1.2. kĩ năng: - X¸c ®Þnh ®ỵc vect¬ lùc tõ t¸c dơng lªn mét ®o¹n d©y dÉn th¼ng cã dßng ®iƯn ch¹y qua ®ỵc ®Ỉt trong tõ trêng ®Ịu. 1.3. Thái độ: - Nghiêm túc trong học tập, hứng thú với môn học. 2. NỘI DUNG HỌC TẬP -Lực từ - Cảm ứng từ 3. CHUẨN BỊ: 3.1. Giáo viên: - Các dụng cụ thí nghiệm : - Các phần mềm mơ phỏng : 3.2. Học sinh: Ôn lại về tích véc tơ. 4.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 4.1. Ổn định và kiểm diện: 4.2. Kiểm tra miệng: Câu 1: Câu 1: Nêu đònh nghóa và tính chất của đường sức từ.So sánh : các tính chất của đường sức điện và đường sức từ, bản chất của điện trường và từ trường . Câu 2:Từ trường như thế nào là từ trường đều? 4.3. Tiến trình bài học: Hoạt động của Giáo Viên và Học Sinh Nội dung bài học Hoạt động 1:Vào bài: như sgk Hoạt động 2: Tìm hiểu Lực từ (20 phút) Mục tiêu: Định nghĩa từ trường đều, xác định được lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẩn có dòng điện Xác đònh lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn GV liên hệ với điện trường đều và từ đó dẫn đến đònh nghóa từ trường đều . -Gv gợi ý cho học sinh cách tạo ra từ trường đều I. Lực từ : 1) Từ trường đều : Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm ; các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau -Từ trường đều có thể được tạo thành giữa hai cực của một nam châm hình chử U GV: Nguyễn Thị Thu Trầm Trang 5 Trường THPT Nguyễn Thái Bình Giáo án vật lí 11 CB - Năm học 2012 - 2013 +Căn cứ vào từ phổ của nam châm hình chữ U ? +Đường sức từ của từ trường đều ? Ta có thể xem từ trường trong khoảng giữa hai cực của nam châm chử U là từ trường đều + Theo quy tắc vẽ đường sức từ , ta suy ra các đường sức của từ trường đều là đường song song cách đều nhau * Các vấn đề cụ thể + Hướng dẫn học sinh quan sát hình 20.2a +Khi chưa có dòng điện qua M 1 M 2 thì có hiện tượng gì xãy ra ? Tại sao dây cân bằng +Hiện tượng khi có dòng điện qua M 1 M 2 -GV thông báo kết quả thí nghiệm hình 20.2b Hướng dẫn học sinh phân tích lực tác dụng suy ra biểu thức +Dây dẫn can bằng nghóa là tổng tất cả các lực tác dụng lên đoạn day bằng không suy ra P=T +Khi có dòng điện qua dây , dây bò đẩy ra theo phương vuông góc với đường cảm ứng từ F =mgtan α +Học sinh trã lời câu hỏi C 1 -Giới thiêu quy tắc bàn tay trái Hoạt động 3: Tìm hiểu Cảm ứng từ (10 phút) Mục tiêu: Biết qui tắc bàn tay trái và vận dụng qui tắc để xác định lực từ -GV nhận xét về kết quả thí nghiệm ở mục 1 và đặt vấn đề các thay đổi I và l trong các trường hợp sau đó, từ đó dẫn đến khái niệm cảm ứng từ 2)xác đònh lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẩn có dòng điện : Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều có phương vuông góc với các đường sức từ và vuông góc với đoạn dây dẫn, có độ lớn phụ thuộc vào từ trường và cường độ dòng điện chay qua dây dẫn. F =mgtan α Hướng của dòng điện, hướng của từ trường và hướng của lực tạo thành tam diện thuận II. Cảm ứng từ : 1)• §Ỉt mét ®o¹n d©y dÉn ®đ ng¾n (cã chiỊu dµi l vµ c- êng ®é dßng ®iƯn I) vu«ng gãc víi ®êng søc tõ t¹i mét ®iĨm trong tõ trêng th× lùc tõ F ur t¸c dơng lªn d©y cã ®é lín lµ F = BIl (B lµ hƯ sè tØ lƯ phơ thc vµo vÞ trÝ ®Ỉt ®o¹n d©y). Thùc nghiƯm cho thÊy F Il kh«ng ®ỉi, nªn th¬ng sè nµy ®Ỉc trng cho tõ trêng vµ gäi lµ c¶m øng tõ. GV: Nguyễn Thị Thu Trầm Trang 6 Trường THPT Nguyễn Thái Bình Giáo án vật lí 11 CB - Năm học 2012 - 2013 -GV giới thiệu đơn vò từ cảm hoặc gợi ý cho học sinh thông qua biểu thức tính để xác đònh đơn vò cảm ứng từ . -Để cho học sinh tự rút ras kết luận về đại lượng B( vec tơ cảm ứng từ ) +B là đại lượng vec tơ hay đại lượng vô hướng ? +Phương chiều và độ lớn của B Mối liên hệ với lực từ Vec tơ từ cảm tại một điểm có hướng và độ lớn ? GV giới thiệu hình vẽ 20.4 phân tích cho học sinh thấy mối liên hệ giữa B và F Ta gäi vect¬ c¶m øng tõ B ur t¹i mét ®iĨm trong tõ tr- êng ®Ỉc trng cho tõ trêng vỊ ph¬ng diƯn t¸c dơng lùc, lµ mét vect¬ : • Cã híng trïng víi híng cđa ®êng søc tõ trêng t¹i ®iĨm ®ã ; • Cã ®é lín lµ F B I = l , trong ®ã l lµ chiỊu dµi cđa ®o¹n d©y dÉn ng¾n cã cêng ®é dßng ®iƯn I, ®Ỉt t¹i ®iĨm x¸c ®Þnh trong tõ trêng vµ vu«ng gãc víi c¸c ®- êng søc tõ t¹i ®iĨm ®ã. 2)Đơn vò cảm ứng từ : • Trong hƯ SI, lùc tõ F ®o b»ng N, cêng ®é dßng ®iƯn I ®o b»ng A, chiỊu dµi ®o¹n d©y ®iƯn l ®o b»ng m th× ®¬n vÞ cđa c¶m øng tõ lµ tesla (T). 3)Biểu thức tổng quát của lực từ F uur theo B ur • Mét ®o¹n d©y dÉn cã chiỊu dµi l vµ dßng ®iƯn I ch¹y qua, ®ỵc ®Ỉt trong tõ trêng ®Ịu c¶m øng tõ lµ B ur th× chÞu t¸c dơng cđa lùc tõ F ur cã ®iĨm ®Ỉt t¹i trung ®iĨm ®o¹n d©y, cã ph¬ng vu«ng gãc víi ®o¹n d©y vµ vect¬ B ur , cã chiỊu tu©n theo quy t¾c bµn tay tr¸i, vµ cã ®é lín tÝnh b»ng c«ng thøc: F = BIlsinα trong ®ã, α lµ gãc t¹o bëi ®o¹n d©y dÉn vµ vect¬ B ur , I lµ cêng ®é dßng ®iƯn ch¹y trong ®o¹n d©y. • Quy t¾c bµn tay tr¸i: §Ĩ bµn tay tr¸i sao cho vect¬ B ur híng vµo lßng bµn tay, chiỊu tõ cỉ tay ®Õn ngãn gi÷a lµ chiỊu cđa dßng ®iƯn trong d©y dÉn, khi ®ã chiỊu ngãn c¸i cho·i ra chØ chiỊu cđa lùc tõ F ur . 5.TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG DẪN HỌC TẬP: 1.1. Tổng kết: • Mét ®o¹n d©y dÉn cã chiỊu dµi l vµ dßng ®iƯn I ch¹y qua, ®ỵc ®Ỉt trong tõ trêng ®Ịu c¶m øng tõ lµ B ur th× chÞu t¸c dơng cđa lùc tõ F ur cã ®iĨm ®Ỉt t¹i trung ®iĨm ®o¹n d©y, cã ph¬ng vu«ng gãc víi ®o¹n d©y vµ vect¬ B ur , cã chiỊu tu©n theo quy t¾c bµn tay tr¸i, vµ cã ®é lín tÝnh b»ng c«ng thøc: F = BIlsinα trong ®ã, α lµ gãc t¹o bëi ®o¹n d©y dÉn vµ vect¬ B ur , I lµ cêng ®é dßng ®iƯn ch¹y trong ®o¹n d©y. GV: Nguyễn Thị Thu Trầm Trang 7 Trng THPT Nguyn Thỏi Bỡnh Giỏo ỏn vt lớ 11 CB - Nm hc 2012 - 2013 Quy tắc bàn tay trái: Để bàn tay trái sao cho vectơ B ur hớng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của dòng điện trong dây dẫn, khi đó chiều ngón cái choãi ra chỉ chiều của lực từ F ur . 1.2. Hng dn hc tp: - i vi bi hc tit ny: + Hc bi + Lm bi tp - i vi bi hc tip theo:Chun b bi tp 6.PH LC: Bi: Tit :40 Tun: BI TP 1. MC TIấU: 1.1. kin thc: + Hc sinh bit: Nhn bit c s tn ti ca t trng v tỏc dng lc ca t trng. Nhn bit c ng sc ca t trng GV: Nguyn Th Thu Trm Trang 8 Trường THPT Nguyễn Thái Bình Giáo án vật lí 11 CB - Năm học 2012 - 2013 + học sinh hiểu: Xác định được chiều và độ lớn của từ trường, dòng điện 1.2. kĩ năng: - Vận dụng, giải được các dạng bài tập liên quan đên từ trường và dòng điện tạo ra từ trường 1.3. Thái độ: - Có ý thức học tập, tinh thần ham học hỏi 2. NỘI DUNG HỌC TẬP - Xác định chiều của từ trường và dòng điện. - Tính độ lớn của từ trường và dòng điện. 3. CHUẨN BỊ: 3.1. Giáo viên: 3.2. Học sinh: Kiến thức đã học, giải các bài tập trước ở nhà. 4.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 4.1. Ổn định và kiểm diện: 4.2. Kiểm tra miệng: Câu 1: Định nghĩa từ trường, từ trường đều, các tính chất của đường sức từ, công thức tình độ lớn của lực từ? Câu 2: Phát biểu quy tắc bàn tay trái, bàn tay phải? Quy tắc bàn tay trái dùng trong trường hợp nào? Quy tắ bàn tay phải dùng trong trường hợp nào? 4.3. Tiến trình bài học: Hoạt động của Giáo Viên và Học Sinh Nội dung bài học Hoạt động 1: Ôn tập (5 phút) + Nêu tính chất của dây dẫn có dòng điện? + Quy tắc bàn tay trái, bàn tay phải? + Đặc điểm của vector lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện + Đặc điểm của vector cảm ứng từ. + Công thức tính độ lớn của lực từ. Hoạt động 2: Hướng dẫn học sinh làm bài tập (30 phút) + Bài tập 1: Cho dây dẫn AB có khối lượng 200g được treo trên sợi dây không co giản, khối lượng không đáng kể, dài l = 1m. AB = 1m. B = 0.05T. Hãy xác định chiều và độ lớn của dòng điện chạy I. Ôn tập II. Bài tập + Bài tập 1: GV: Nguyễn Thị Thu Trầm Trang 9 Trường THPT Nguyễn Thái Bình Giáo án vật lí 11 CB - Năm học 2012 - 2013 qua dây dẫn AB, sao cho góc lệch α = 30 độ. + Bài tập 2: - Yêu cầu học sinh đọc và tìm hiểu đề bài 7/128 sgk + Học sinh đọc và nghiên cứu - Gọi học sinh lên bảng vẽ + GV nhận xét và sửa Theo quy tắc bàn tay trái ta có chiều dòng điện I đi vào trong nhu hình vẽ Khi dây AB ở trạng thái cân bằng ta có: = F = mgtan α = 2. = 1,54 (N) Mà F= BIlsin(90 0 ) I = = = 30,8 (A) + Bài tập 2: GV: Nguyễn Thị Thu Trầm Trang 10 α α + A B α F ur