Sáng kiến kinh nghiệm: hướng dẫn thiết kế, chế tạo một số thí nghiệm phần từ trường dạy học vật lý thpt

Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Vật lí học môn khoa học thực nghiệm nên khâu quan trọng trình đổi phương pháp dạy học Vật lí phải tăng cường hoạt động thực nghiệm học sinh trình học tập Vì vậy, việc đưa thí nghiệm vào dạy học để học sinh tiếp cận với đường nghiên cứu khoa học hiểu sâu sắc kiến thức Vật lí cần thiết có ý nghĩa vô to lớn Bởi thông qua thí nghiệm, học sinh rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, giáo dục tổng hợp, hình thành tư sáng tạo tinh thần làm việc tập thể Trong chương trình vật lí phổ thông, chương từ trường đưa vào giảng dạy lớp 11 Tuy nhiên, thí nghiệm chương trang bị mức độ tối thiếu, nhiều ứng dụng khác mà sách giáo khoa không đưa vào đưa vào mức độ thông báo Việc dạy học theo phương pháp truyền thống làm cho học sinh chưa hiểu đường thành kiến thức cách đắn, điều làm cho việc hiểu kiến thức học sinh chưa sâu sắc thiếu bền vững Chính lý trên, với mong muốn góp phần vào việc đổi mới, nâng cao chất lượng hiệu dạy học môn Vật lí trường phổ thông, chọn đề tài: “Hướng dẫn thiết kế, chế tạo số thí nghiệm dùng để dạy học phần từ trường chương trình vật lí phổ thông” 1.2 Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu để hướng dẫn thiết kế, chế tạo số thí nghiệm dùng để dạy học chương từ trường chương trình vật lí phổ thông Qua đó, giúp giáo viên chủ động đưa thí nghiệm vào giảng dạy để nâng cao chất lượng dạy học 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Một số dụng cụ thí nghiệm dùng để dạy học chương từ trường 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết - Phương pháp thực hành thí nghiệm Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Là sở khoa học để định hướng việc đưa thí nghiệm vào giảng dạy chương trình vật lí mạnh mẽ hiệu - Giúp giáo viên có nguồn tài liệu tham khảo cách thiết kế, chế tạo thí nghiệm dùng để dạy học vật lí chương từ trường Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn PHẦN 2: NỘI DUNG 2.1 Đánh giá tình trạng thiết bị thí nghiệm chương từ trường - Hiện nay, trường trung học phổ thông trang bị dụng cụ thí nghiệm tối thiểu cho việc dạy học chương này, gồm có thí nghiệm xác định lực từ, thí nghiệm xác định thành phần nằm ngang trái đất (la bàn tang) số dụng cụ thí nghiệm khác Nhìn chung, dụng cụ thí nghiệm phục vụ cho việc dạy học chương thiếu Ngoài hai thí nghiệm trường có số nam châm thẳng, chữ U kim nam châm, mạt sắt - Nhiều thí nghiệm quan trọng như: thí nghiệm tương tác hai dòng điện thẳng song song chiều ngược chiều, tương tác nam châm dòng điện, máy phát điện chiều hầu hết trường không trang bị - Từ việc phân tích, đánh giá tình trạng thiết bị thí nghiệm trên, nhận thấy rằng, để giảng dạy chương tốt hơn, hấp dẫn đạt hiệu cần thiết kế, chế tạo thêm số dụng cụ thí nghiệm biểu diễn khác thí nghiệm tác dụng nam châm lên dòng điện, thí nghiệm tương tác hai dòng điện thẳng Chính vậy, đề xuất phương án để thiết kế, chế tạo số dụng cụ thí nghiệm từ vật liệu đơn giản, rẻ tiền, dễ tìm đời sống nhằm giảng dạy hiệu 2.2 Hướng dẫn thiết kế, chế tạo số dụng cụ thí nghiệm chương từ trường 2.2.1 Thí nghiệm tác dụng dòng điện lên kim nam châm - Mục đích thí nghiệm: Kiểm nghiệm tác dụng dòng điện lên kim nam châm - Chế tạo dụng cụ bố trí thí nghiệm: Bước 1: Cắt bỏ phần đáy chai nhựa 1,5l lấy phần lại chai Dùng khoan để khoan hai lỗ đường kính chai, hai lỗ cách mép chỗ cắt khoảng 1cm Sáng kiến kinh nghiệm Bước 2: Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn Luồn sợi dây đồng khoảng 50cm vào hai lỗ trên, bẻ phần hai bên sợi dây đồng dọc theo thân chai dùng băng dính cố định lại Hai đầu sợi dây nối với hai dây dẫn qua máy biến (cắm vào nguồn chiều) Bước 3: Cắt hai miếng xốp thành hình chữ V đặt chai nhựa lên hai khối Hình 1: Thí nghiệm dòng điện xốp theo hướng Bắc - Nam, đảm bảo tác dụng lên kim nam châm chai vị trí nằm ngang cố định Đặt kim nam châm nằm song song phía dây dẫn cho cách dây khoảng 1cm - Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm: Bật công tắc biến nguồn DC, quan sát thí nghiệm ta thấy kim nam châm bị lệch khỏi vị trí ban đầu Nếu tăng cường độ dòng điện lên góc lệch kim nam châm lớn Nếu đổi chiều dòng điện kim lệch theo chiều ngược lại Vậy, dòng điện qua dây dẫn tác dụng lực lên kim nam châm làm kim nam châm bị lệch khỏi vị trí ban đầu - Giải thích kết thí nghiệm: Khi cho dòng điện chạy qua dây dẫn xung quanh dây dẫn có từ trường Từ trường dòng điện xung quanh dây dẫn tác dụng lên kim nam châm, lực tương tác từ làm kim nam châm bị lệch khỏi vị trí ban đầu Kim nam châm định hướng theo hướng từ trường tổng hợp từ trường dòng điện từ trường trái đất Khi dòng điện lớn lực tương tác từ lớn nên góc lệch lớn Nếu đổi chiều dòng điện chiều từ trường dòng điện thay đổi, dẫn đến hướng lực tác dụng lên nam châm thay đổi theo, điều làm cho kim nam châm quay theo chiều ngược lại - Lưu ý: Do dây dẫn có điện trở nhỏ nên trình làm thí nghiệm không nên để dòng điện qua dây thời gian dài 2.2.2 Thí nghiệm tác dụng nam châm lên dòng điện Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn - Mục đích thí nghiệm: Kiểm nghiệm tác dụng nam châm lên dòng điện - Chế tạo dụng cụ bố trí thí nghiệm: Bước 1: Đục lỗ nắp chai nhựa luồn qua đoạn dây đồng dài 10cm Đoạn dây đồng phía nắp chai nhựa bẻ lại thành vòng tròn nhỏ, đầu lại nối với dây dẫn qua biến nguồn Lấy đoạn dây đồng dài khoảng 20cm, đầu để tự đầu lại móc vào vòng tròn uốn thành vòng tròn để chuyển động tự vòng tròn thứ Hình 2: Thí nghiệm nam châm tác dụng lên dòng điện dung dịch CuSO4 Bước 2: Trên chai nhựa này, đục lỗ cách đáy chai nhựa khoảng 7cm Luồn đoạn dây đồng vào bên lỗ dài khoảng 5cm, sau bẻ cong phần dây nằm chai nối với dây dẫn qua máy biến - Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm: Cho 250ml dung dịch CuSO4 vào chai nhựa cho ngập hai đoạn dây đồng Bật công tắc nguồn điện cho dòng điện qua dây dẫn, quan sát thấy: không đưa nam châm lại gần dây dẫn dây dẫn nằm yên, cho nam châm chuyển động lại gần đưa xa dòng điện thấy dây dẫn chuyển động bên dung dịch Vậy, nam châm tác dụng lực lên dòng điện làm cho dây dẫn chuyển động qua lại bên chai nhựa - Giải thích kết thí nghiệm: Khi đóng mạch điện có dòng điện chạy qua sợi dây đồng, dòng điện đặt từ trường nam châm (khi đưa nam châm lại gần dây dẫn) Chính vậy, dòng điện chịu tác dụng lực từ làm cho dây dẫn chuyển động qua lại (một đầu sợi dây đồng để tự do) - Lưu ý: Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn - Có thể thay nam châm loa nam châm thẳng - Từ trường nam châm phải mạnh làm dây dẫn chuyển động 2.2.3 Thí nghiệm tạo từ phổ không gian nam châm thẳng - Mục đích thí nghiệm: Minh họa hình ảnh từ phổ nam châm thẳng không gian ba chiều - Chế tạo dụng cụ bố trí thí nghiệm: Bước 1: Cho 1g mạt sắt vào chai nhựa, sau cho 0,5l dầu ăn vào chai (không đổ dầu ăn đầy chai nhựa mà chiếm khoảng 80% thể tích chai) Bước 2: Lồng nam châm vào ống nhựa đưa ống nhựa vào chai Ở đầu ống nhựa dùng kim xỏ qua đường kính ống nhựa để giữ cho ống nhựa vị trí thẳng đứng cách đáy chai Hình 3: Hình ảnh từ phổ không gian khoảng cm - Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm: Lắc nhẹ chai nhựa mạt sắt chuyển động bên chai Quan sát mạt sắt thấy chúng xếp thành đường cong bên chai Ở hai đầu nam châm mạt sắt định xứ nhiều nhất, nam châm Sự xếp hạt mạt sắt gọi hình ảnh từ phổ nam châm thẳng không gian - Giải thích kết thí nghiệm: Khi hạt mạt sắt đặt từ trường tác dụng từ trường mạt sắt bị từ hóa chúng biến thành nam châm nhỏ Các nam châm định hướng dọc theo đường sức từ nam châm Sự xếp mạt sắt cho ta biết hình ảnh đường sức từ nam châm Hình ảnh gọi từ phổ - Lưu ý: Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn + Có thể thay dầu ăn glycerin + Nếu nam châm ta dùng viên nam châm, ghép lại với 2.2.4 Thí nghiệm tương tác hai dòng điện thẳng song song - Mục đích thí nghiệm: Kiểm nghiệm tương tác hai dòng điện thẳng song song với tính chất: hai dòng điện thẳng song song chiều hút nhau, hai dòng điện thẳng song song ngược chiều đẩy  Phương án 1: Tương tác hai dòng điện thẳng song song tạo từ hai nguồn điện - Chế tạo dụng cụ bố trí thí nghiệm: Bước 1: Dùng dùi sắt có đường kính 1mm nung đỏ để dùi vào chai nhựa lỗ, lỗ gần miệng chai lỗ gần đáy chai cho khoảng cách chúng khoảng 20cm đường nối lỗ vuông góc với chai Đổ hạt ngô vào bên chai để chai vị trí thẳng đứng Bước 2: Cắt dây điện từ thành đoạn, đoạn dài khoảng 30cm, cạo bỏ lớp cách Hình 4: Thí nghiệm tương tác hai dòng điện thẳng song điện đầu đoạn, tiếp tục tạo đoạn dây song (phương án 1) điện nhỏ dài khoảng 30cm Sau đó, ta nối đoạn dây thành dây dẫn theo thứ tự: dây điện từ - dây điện – dây điện từ Bước 3: Luồn dây dẫn vào lỗ chai nhựa - Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm: + Sau luồn hai dây dẫn vào hai chai nhựa, ta điều chỉnh dây dẫn để tạo đoạn dây dẫn dài 30cm song song với trục chai nhựa cách trục chai khoảng 7cm Hai đầu dây nối với máy biến thế, ta làm tương tự chai nhựa lại Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn + Đặt hai chai nhựa mặt phẳng thẳng đứng cho hai đoạn dây dẫn song song cách 1cm hai đoạn dây đồng phẳng + Bật công tắc nguồn hai máy biến cho dòng điện vào dây dẫn, ta điều chỉnh cách cho chiều dòng điện chạy vào dây dẫn độ lớn dòng điện mà hai dây dẫn hút đẩy Nếu cho chiều dòng điện chạy từ xuống thấy hai dòng điện hút nhau, đổi hai chiều dòng điện hai dòng điện đẩy - Giải thích kết thí nghiệm: Khi đặt dây dẫn song song cho dòng điện chạy qua dây dẫn ur F1 tạo từ trường có hình bên Dòng điện đặt từ trường dòng kiện nên hai dòng điện tương tác với Vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định lực từ Hình 5: Minh họa TN tác dụng lên dòng điện, thấy hai tương tác hai dòng điện thẳng dòng điện chiều lực từ tác dụng lên hai dòng điện hướng vào hay hai dòng điện chiều hút Còn hai dòng điện ngược chiều lực từ tác dụng lên dòng điện hướng xa hay hai hút  Phương án 2: Tương tác hai dòng điện thẳng song song tạo từ nguồn điện - Chế tạo dụng cụ bố trí thí nghiệm: Cách chế tạo DCTN phương án tương tự cách chế tạo DCTN phương án Tuy nhiên, Ở phương án này, ta sử dụng nguồn điện nên ta phải nối hai đầu tự dây dẫn chai lại với nhau, sau ta nối với nguồn điện - Tiến hành thí nghiệm kết thí Hình 6: Thí nghiệm tương tác Sáng kiến kinh nghiệm nghiệm: Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn hai dòng điện thẳng song song + Khi cho dòng điện vào hai dây dẫn tùy theo cách nối mà hai dòng điện hút đẩy - Giải thích kết thí nghiệm: Cách giải thích thí nghiệm phương án tương tự phương án nêu  Phương án 3: Tương tác hai dòng điện thẳng song song mặt phẳng nằm ngang - Chế tạo dụng cụ bố trí thí nghiệm: Trong phương án này, ta sử dụng nguồn điện Ở ta sử dụng dây dẫn dài khoảng 1m Vì vậy, cách nối để tạo thành dây dẫn theo thứ tự: dây điện từ - dây diện – dây điện từ - dây điện – dây điện từ phải bố trí cho hai đoạn dây diện phải nằm song song cách Hình7: Thí nghiệm tương tác hai dòng điện thẳng song - Tiến hành TN kết thí nghiệm: song (phương án 3) + Nối hai đầu dây dẫn vào nguồn điện cho dòng điện tăng dần 1cm mặt phẳng nằm ngang lên ta thấy hai dòng điện đẩy - Giải thích kết thí nghiệm: Cách giải thích thí nghiệm phương án tương tự phương án nêu - Lưu ý: + Do đoạn dây dẫn chọn làm thí nghiệm ngắn nên điện trở dây nhỏ Vì vậy, trước thực thí nghiệm cần xác định điện trở dây trước để đảm bảo dòng điện không làm cháy cầu chì máy biến + Vì thí nghiệm khó quan sát lực tương tác hai dây dẫn nhỏ (công thức lực tương tác F = 2.10−7 I1.I l ) Vì vậy, cường độ dòng r Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn điện qua dây nhỏ tượng không xảy nên trình làm thí nghiệm ta cần phải tăng cường độ dòng điện lên điều dễ làm cháy cầu chì máy biến Để hạn chế điều ta cần mắc thêm ampe kế để theo dõi độ lớn dòng điện qua máy biến + Việc giữ để chai nhựa vị trí thẳng đứng có nhiều cách, cố định vị trí chai, cho đất cát biển vào bên chai Trong thí nghiệm này, dùng hạt ngô không bị rơi qua lỗ luồn dây dẫn + Việc chọn loại dây dẫn để làm thí nghiệm quan trọng, định thí nghiệm Bởi chọn dây không phù hợp tượng không xảy Vì vậy, nên chọn hai loại dây dẫn cho đoạn dây chọn để quan sát tượng xảy phải mảnh nhẹ (chọn loại dây điện không vỏ ruột dây điện) đoạn lại dùng dây điện từ loại Φ 0,5mm + Khi thao tác với dòng điện lớn ta phải thao tác nhanh chóng để giảm thiểu cháy cầu chì máy biến 2.2.5 Thiết kế, chế tạo mạch chuông điện - Mục đích thí nghiệm: Chỉ ứng dụng nam châm điện việc chế tạo mạch chuông điện đời sống kỹ thuật  Phương án 1: Mạch thiết kế bảng gỗ - Chế tạo dụng cụ bố trí thí nghiệm: Bước 1: Cố định dải sắt lên khối gỗ có kích thước 3cm x 1cm x 2cm ốc vít Sau đó, cố định khối gỗ lên bảng gỗ nhờ keo dính cho khối gỗ lệch 300 so với phương nằm ngang mặt phẳng khối gỗ Bước 2: Khoan lỗ nhỏ khối gỗ thứ hai luồn qua lỗ ốc vít cho phần nhô khoảng 1,5cm 10 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn tiếp xúc với dải kim loại sắt Sau đó, đặt Hình 8: Thí nghiệm mạch chuông điện (phương án 1) song song với khối gỗ thứ nhất, cách khối gỗ thứ khoảng 1cm cố định bảng gỗ keo dính Trên ốc vít ta nối đoạn dây dẫn dài 10cm Bước 3: Tương tự, khoan lỗ nhỏ khối gỗ thứ ba luồn qua ốc vít, để phần nhô khoảng 2cm Sau đó, dùng dây điện từ quấn nhiều vòng phần nhô ốc vít để làm nam châm điện Làm lớp cách điện hai đầu dây, đầu để tự do, đầu lại nối với ốc vít bảng gỗ thứ Cố định khối gỗ bảng gỗ keo dính cho cách khối thứ khoảng 5cm lệch 300 so với khối gỗ thứ Bước 4: Đặt vỏ lon lên bảng gỗ, cách khối gỗ thứ ba khoảng 3cm, uốn cong dải kim loại cho cách 1cm so với đáy vỏ lon - Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm: Dùng hai dây dẫn kẹp cá sấu, dây nối với dây dẫn ốc vít thứ hai, dây nối với đầu tự nam châm điện, tất nối với nguồn điện chiều Bật công tắc nguồn máy biến điều chỉnh độ lớn dòng điện, quan sát thấy dải kim loại dao động qua lại đập vào đáy vỏ lon làm phát âm thanh, nguyên lý làm việc mạch chuông điện - Giải thích kết thí nghiệm: 11 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn Khi bật công tắc nguồn điện lên mạch xuất dòng điện, lúc cuộn dây có lõi sắt nam châm điện nên hút kim loại Lá kim loại phía nam châm đập vào vỏ lon làm phát âm Đồng thời, mạch điện bị hở nên nam châm không hút kim loại Khi kim loại trở vị trí ban đầu mạch điện lại Vỏ lon đóng kín, trình diễn nhanh chóng Hình 9: Sơ đồ mạch chuông lặp lặp lại làm đầu gõ đập vào vỏ lon làm điện chuông kêu liên tục  Phương án 2: Mạch thiết kế nằm đáy vỏ lon - Chế tạo dụng cụ bố trí thí nghiệm: Bước 1: Khoan lỗ thẳng hàng khối khối, phần khối gỗ ta đục lỗ nhỏ vừa đủ để luồn vào sợi dây kẽm Sau uốn sợi kẽm theo hình lưỡi câu Bước 2: Cố định dải kim loại ốc vít lỗ khoan thứ nhất, ốc vít ta nối đoạn dây dẫn dài Hình 10: Thí nghiệm mạch chuông điện (phương án 2) khoảng 10cm Bước 3: Trên lỗ khoan thứ ba, luồn ốc vít để phần nhô khoảng 3cm Quấn nhiều vòng lên phần để làm nam châm điện, đầu để tự đầu lại nối với sợi dây kẽm Bước 4: Cố định khối gỗ đáy vỏ lon ốc vít lỗ khoan Sau đó, điều chỉnh cho dải kim loại vừa đủ tiếp xúc với sợi kẽm Cũng điều chỉnh cho dải kim loại cách nam châm điện khoảng 2mm phần đầu uốn lại cách đáy vỏ lon khoảng 1cm - Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm: 12 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn Dùng hai dây dẫn kẹp cá sấu, dây nối với dây dẫn ốc vít lỗ khoan thứ nhất, dây nối với đầu tự nam châm điện, tất nối với nguồn điện chiều Bật công tắc nguồn máy biến điều chỉnh độ lớn dòng điện, quan sát thấy dải kim loại dao động lên xuống đập vào đáy vỏ lon làm phát âm - Giải thích kết thí nghiệm: Cách giải thích nguyên lý làm việc mạch chuông điện trường hợp tương tự cách giải thích nguyên lý làm việc mạch chuông điện phương án nêu - Lưu ý: + Phải đặt nam châm điện đối diện với kim loại khoảng cách gần nam châm hút kim loại, đồng thời tăng từ tính nam châm điện cách quấn nhiều vòng lên lõi + Cách bố trí chỗ tiếp điểm phải điều chỉnh cho không để kim loại đè mạnh lên chỗ tiếp điểm mà vừa đủ tiếp xúc + Không nên đặt nam châm điện gần chỗ tiếp điểm khó hút kim loại + Đầu gõ kim loại điều chỉnh cho đập vào đáy vỏ lon mạch điện phải hở + Vì dây điện từ dùng làm nam châm điện có điện trở nhỏ Do trình chuông hoạt động nam châm nóng lên nhanh, để giảm thiểu dây bị cháy, ta không nên cho chuông hoạt động thời gian dài 2.5.6 Thiết kế, chế tạo động điện chiều - Mục đích thí nghiệm: Minh họa nguyên tắc hoạt động động điện nhờ ứng dụng lực từ tác dụng lên khung dây dẫn mang dòng điện  Phương án 1: Khung dây quấn vỏ lon - Chế tạo dụng cụ bố trí thí nghiệm: 13 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn Bước 1: Dùng băng keo dính gắn chặt hai miệng vỏ lon lại Sau đục hai lỗ nhỏ qua đường kính chỗ nối hai vỏ lon luồn vào kim loại nhỏ, tiếp tục dùng băng keo quấn chặt kim loại để cố định lon Bước 2: Dùng dây điện từ quấn xung quanh vỏ lon, cho vòng dây khít vào Hai đầu cuộn dây làm để loại bỏ lớp cách điện Bước 3: Cắt hai mảnh kim loại hình chữ nhật từ vỏ lon sữa bò, dùng keo dán miếng kim loại lên hộp nhựa cho mảnh kim loại không tiếp xúc Hình 11: Động điện cách khoảng 0,5cm Đục hai lỗ trục đối chiều từ vỏ lo (phương án 1) xứng hộp nhựa lồng hộp nhựa vào kim loại, nối hai mảnh kim loại với hai đầu dây dẫn Bước 4: Khoan hai lỗ Φ1cm lên hai gỗ cố định đầu lại vào gỗ keo đinh cho khoảng cách từ hai lỗ đến khối gỗ khoảng 10cm Bước 5: Cắt hai dải kim loại từ lon sữa bò, dải dài dài 15cm dùng hai ốc vít gắn chặt hai dải kim loại lên gỗ Mỗi ốc vít nối với đoạn dây đồng dài 30cm loại bỏ lớp cách điện hai đầu Bước 6: Đặt kim loại làm trục quay động vào lỗ gỗ cho mảnh kim loại hộp nhựa tiếp xúc với hai dải kim loại - Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm: + Đặt viên nam châm loa lên khối gỗ cho khoảng cách từ phần viên nam châm đến phần đáy vỏ lon, vỏ lon vị trí thẳng đứng 1cm Điều chỉnh hai dải kim loại khối gỗ cho hai dải kim loại tiếp xúc với hai miếng kim loại gắn hộp nhựa (hai dải không tiếp xúc miếng kim loại hộp nhựa) + Nối hai dây dẫn với nguồn điện chiều đầu lại nối với hai dây dẫn hai ốc vít Bật công tắc máy biến tăng dần dòng điện qua 14 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn cuộn dây quấn vỏ lon, vỏ lon quay tròn Nếu nam châm có từ tính mạnh vỏ lon quay nhanh ngược lại + Nếu đổi chiều dòng điện đổi vị trí mặt nam châm loa vỏ lon quay theo chiều ngược lại - Giải thích kết thí nghiệm: + Sự hoạt động động điện kết A lực từ tác dụng lên khung dây dẫn có dòng điện, lực từ tác dụng lên hai cạnh khung dây dẫn tạo momen ngẫu lực từ làm quay khung, cụ thể sau: IB + Khi cho dòng điện chạy qua khung dây, momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung I Bộ góp điện gồm hai bán khuyên hai chổi quét làm khung quay quanh trục AB Bộ góp điện Hình 12: Sơ đồ hoạt động động điện chiều gồm hai bán khuyên hai chổi quét làm cho mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ, dòng điện khung đổi chiều Vì khung dây quay liên tục Tuy dòng điện khung đổi chiều dòng điện từ nguồn đưa vào khung dòng điện chiều, nên động nói động điện chiều  Phương án 2: khung dây quấn chai nhựa - Chế tạo dụng cụ bố trí thí nghiệm: Bước 1: Khoan hai lỗ có kich thước Φ1cm qua trục chai nhựa (một lỗ nắp lỗ đáy chai nhựa) Bước 2: Tạo hai khung dây kích thước 12cm x 10cm, cuộn dây khoảng 60 vòng dây (hai khung dây phải quấn sợi dây dẫn) Sau đặt hai khung Hình 13: Động điện chiều (phương án 2) định vỏ chai nhựa băng dính Ở đây, phải ý đặt hai dây đối xứng lên vỏ chai nhựa cố cuộn dây phải theo hướng theo chiều dòng điện chạy qua 15 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn Bước 3: Cắt hai miếng kim loại hình chữ nhật từ lon sữa bò, dùng keo dán cố định nắp chai nhựa (kích thước vừa nắp chai nhựa) Nối hai đầu dây dẫn hai khung dây với hai miếng kim loại (hai miếng kim loại phải không tiếp xúc nhau, cách 0,5cm và đặt đối xứng thân nắp chai) Bước 4: Đặt chai nhựa vào bên khối gỗ, cho hai lỗ chai nhựa hai lỗ gỗ nằm đường thẳng; lấy bulông luồn qua hai lỗ để giữ chai nhựa vị trí nằm ngang Điều chỉnh chai nhựa để hai miếng kim loại nắp chai nhựa tiếp xúc với hai dải kim loại cố định khối gỗ - Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm: + Với phương án tương tự phương án Ở ta thay vỏ lon chai nhựa, điều chỉnh khoảng cách từ nam châm đến thành chai nhựa 1cm + Điều chỉnh lại cho dải kim loại tiếp xúc với hai miếng kim loại gắn nắp chai nhựa (hai dải không tiếp xúc miếng kim loại nắp chai nhựa) + Nối hai dây dẫn với nguồn điện chiều đầu lại nối với hai dây dẫn hai ốc vít Bật công tắc máy biến tăng dần dòng điện qua hai khung dây đặt thân chai nhựa, chai nhựa quay tròn Nếu nam châm có từ tính mạnh chai nhựa quay nhanh ngược lại Cũng tương tự dòng điện qua khung dây lớn chai nhựa quay nhanh + Nếu đổi chiều dòng điện đổi vị trí mặt nam châm loa chai nhựa quay theo chiều ngược lại - Giải thích kết thí nghiệm: + Cách giải thích nguyên lý làm việc động điện phương án tương tự cách giải thích nguyên lý làm việc động điện phương án nêu  Phương án 3: Khung dây gắn trục quay - Chế tạo dụng cụ bố trí thí nghiệm: 16 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn Bước 1: Cắt bỏ phần chai nhựa 1.5 lít, giữ lại phần đáy chai nhựa cao khoảng 6cm Bước 2: Cắt hai đoạn dây đồng dài khoảng 8cm, đầu uốn thành vòng tròn có Φ 0, 4cm , đầu uốn thành hình chữ V, phần lại thẳng dài khoảng 5cm Cố định đoạn dây đồng vào chai nhựa băng dính Hình 14: Động điện cho: phần vòng tròn hai đoạn dây đồng chiều (phương án 3) cách mép phía chai nhựa khoảng 0,5cm, hai đoạn dây đồng phải đối xứng qua trục chai nhựa Bước 3: Để tạo cuộn dây khoảng 30 vòng, quấn xung quanh cục pin 30 vòng dây điện từ, sau tháo cục pin Dùng băng dính cố định vòng dây lại với nhau, hai đầu cuộn dây loại bỏ lớp cách điện Bước 4: Để làm trục quay cho động ta lấy hai đoạn dây đồng có Φ1mm , đoạn dài khoảng 4cm, sau nối hai đoạn lại với cho chỗ nối phải cách điện với Luồn sợi dây đồng qua đường kính vòng dây cho vòng dây nhận trục đối xứng Bước 5: Nối hai đầu cuộn dây với hai đầu trục quay động Đặt trục quay lên hai vòng tròn mà ta tạo phần - Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm: + Đặt cục nam nam loa vào chai nhựa, cho khoảng cách từ phần nam châm đến mặt phảng nằm ngang vòng dây khoảng 3cm + Dùng hai kẹp cá sấu cắm vào hai phần hình chữ V đoạn dây đồng gắn vào thân chai nhựa, hai đầu lại nối với nguồn điện chiều, bật công tắc nguồn máy biến thế, quan sát thấy vòng dây quay tròn + Nếu nam châm có từ tính mạnh vòng dây quay nhanh ngược lại Cũng tương tự, dòng điện qua vòng dây lớn vòng dây quay nhanh 17 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn + Nếu đổi chiều dòng điện đổi vị trí mặt nam châm loa vòng dây quay đổi chiều - Giải thích kết thí nghiệm: + Giả sử mặt cục nam châm cực Bắc lúc đầu dòng điện khung có chiều M từ M→N→P→Q Trong khung dây xuất r r cặp ngẫu lực từ FMN , FPQ momen ngẫu lực từ làm khung dây quay Q ur B ur F MN ur B ur F PQ N P N S + Khi khung dây qua mặt phẳng trung hoà (mặt phẳng khung dây nằm ngang), quán tính nên khung dây tiếp tục quay Sau quay Hình 15: Giải thích nguyên lý hoạt động động điện chiều phần hai chu kỳ, dòng điện khung dây lại có chiều Q→P→N→M r r Trong khung xuất cặp ngẫu lực từ FQP , FNM có momen ngẫu lực làm khung dây tiếp tục quay + Như vậy, dòng điện chạy qua khung dây, momen ngẫu lực tác dụng lên khung làm khung dây quay, hai đồng vừa giá đỡ vừa làm góp điện làm dòng điện khung dây liên tục đổi chiều dòng điện từ nguồn đưa vào khung dây dòng điện chiều nên gọi động điện chiều - Lưu ý:  Phương án + Phải nối hai vỏ lon cho thật chặt trục quay động gắn hai vỏ lon phải đối xứng với hai lon + Khi quấn dây điện từ lên vỏ lon ta phải quấn theo chiều định, đồng thời phải phân bố cho vòng dây nằm cách hai phía hai lon + Phải điều chỉnh cho hai dải kim loại tiếp xúc với hai miếng kim loại hộp nhựa, phải ý không để hai dải kim loại dùng làm 18 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn chổi quét tiếp xúc miếng kim loại hộp nhựa làm cháy cầu chì máy biến động không hoạt động + Trong trình chế tạo lý ta không quấn vòng dây hai phía trục quay động chưa thật đối xứng với hai vỏ lon động khó làm việc Để khắc phục điều ta nên gắn thêm vật nặng vỏ lon, động hoạt động  Phương án + Để tạo khung dây có kích thước phù hợp với chai nhựa ta dùng miếng xốp có kích thước chọn để quấn, sau bỏ miếng xốp ta khung dây phù hợp với thí nghiệm + Phải khoan hai lỗ nắp chai nhựa đáy chai nhựa thật tròn qua trục đối xứng chai + Phải đặt hai khung dây lên thân chai nhựa cho hai cạnh đối điện khung dây có dòng điện chạy qua phải theo chiều, bố trí mà hai cạnh có dòng điện chạy ngược chiều động không hoạt động + Phải điều chỉnh cho hai dải kim loại tiếp xúc với hai miếng kim loại nắp chai nhựa, phải ý không để hai dải kim loại dùng làm chổi quét tiếp xúc miếng kim loại nắp chai nhựa làm cháy cầu chì máy biến động không hoạt động  Phương án + Chỗ nối hai đồng dùng làm trục quay phải cách điện + Khi luồn đồng qua vòng dây phải điều chỉnh cho trục đối xứng với vòng dây + Cũng làm trục quay mà lấy hai đầu vòng dây làm trục quay vòng dây nhiều nặng làm chùng vòng dây xuống 19 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn PHẦN 3: KẾT LUẬN Vật lí môn khoa học thực nghiệm chưa giảng dạy với tên gọi Việc đổi phương pháp dạy học thành công hay không nhờ phần không nhỏ từ việc đưa thí nghiệm vào giảng dạy cách thường xuyên có hệ thống Chính lẽ đó, việc đưa thí nghiệm vào giảng dạy để nâng cao hiệu dạy cần thiết, để làm điều việc giáo viên phải sử dụng thí nghiệm có trường cần phải chủ động nghiên cứu thiết kế, chế tạo thí nghiệm khác để tăng thêm tính hấp dẫn học Qua thực tế dạy học chương từ trường lớp 11, nhận thấy việc đưa thêm thí nghiệm vào dạy học khả thi, học sinh thích thú, sôi hứng thú Như khẳng định, thí nghiệm yếu tố góp phần vào thành công tiết dạy, giúp học sinh có khả phát huy tính tích cực, sáng tạo hình thành lực nghiên cứu khoa học 20 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn Trong đề tài này, xây dựng thí nghiệm với 11 phương án thí nghiệm khác Qua đó, đưa hướng dẫn cách thiết kế, chế tạo thí nghiệm cụ thể Với sáng kiến kinh nghiệm này, giáo viên tham khảo để thiết kế, chế tạo thí nghiệm phục vụ dạy học cho trường Qua đó, góp phần hạn chế tình trạng dạy chay mà phổ biến nhiều trường Mặc dù cố gắng nhiều trình nghiên cứu đề tài này, với lực chuyên môn có hạn hạn chế thời gian Rất mong nhận trao đổi, góp ý chân thành từ phía đồng nghiệp em học sinh Hy vọng sáng kiến kinh nghiệm góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lí trường THPT TÀI LIỆU THAM KHẢO Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Đàm Trung Đồn, Bùi Quang Hân, Đoàn Duy Hinh (2006), Sách giáo khoa Vật lí 11, NXB Giáo dục, Hà Nội Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Đàm Trung Đồn, Bùi Quang Hân, Đoàn Duy Hinh (2007), Sách giáo viên Vật lí 11, NXB Giáo dục, Hà Nội Phạm Đình Cương (2002), Thí nghiệm vật lí trường trung học phổ thông, NXB giáo dục, Hà Nội Nguyễn Ngọc Hưng (2009), Thí nghiệm vật lí với dụng cụ tự làm từ chai nhựa vỏ lon, tập 1,2, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội 21 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn Nguyễn Ngọc Hưng, Thiết kế, chế tạo sử dụng dụng cụ thí nghiệm đơn giản dạy học vật lí trường phổ thông, Đại học sư phạm – Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Ngọc Hưng, Thí nghiệm Vật lí nhà học sinh, trường Đại học Sư phạm Hà Nội Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Nguyễn Phúc Thuần (Chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Vũ Thanh Khiết, Phạm Xuân Quế, Phạm Đình Thiết, Nguyễn Trần Trác, Sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao, NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Nguyễn Phúc Thuần (Chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Vũ Thanh Khiết, Phạm Xuân Quế, Phạm Đình Thiết, Nguyễn Trần Trác, Sách giáo viên Vật lí 11 nâng cao, NXB Giáo dục, Hà Nội Tạ Hồng Sơn (2012), Tổ chức hoạt động ngoại khóa chương “Từ trường” lớp 11 theo hướng phát huy tính tích cực phát triển lực sáng tạo học sinh, Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục, trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Hà Nội 22 [...]... thí nghiệm là yếu tố góp phần vào thành công của một tiết dạy, nó giúp học sinh có khả năng phát huy tính tích cực, sáng tạo và hình thành năng lực nghiên cứu khoa học 20 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn Trong đề tài này, tôi đã xây dựng được 6 thí nghiệm với 11 phương án thí nghiệm khác nhau Qua đó, đưa ra hướng dẫn cách thiết kế, chế tạo từng thí nghiệm cụ thể Với sáng kiến kinh nghiệm. .. viên Vật lí 11, NXB Giáo dục, Hà Nội 3 Phạm Đình Cương (2002), Thí nghiệm vật lí ở trường trung học phổ thông, NXB giáo dục, Hà Nội 4 Nguyễn Ngọc Hưng (2009), Thí nghiệm vật lí với dụng cụ tự làm từ chai nhựa và vỏ lon, tập 1,2, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội 21 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn 5 Nguyễn Ngọc Hưng, Thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong dạy học vật. .. dưới 19 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn PHẦN 3: KẾT LUẬN Vật lí là môn khoa học thực nghiệm nhưng hiện nay chưa được giảng dạy đúng với tên gọi của nó Việc đổi mới phương pháp dạy học thành công hay không là nhờ một phần không nhỏ từ việc đưa thí nghiệm vào giảng dạy một cách thường xuyên và có hệ thống Chính vì lẽ đó, việc đưa thí nghiệm vào giảng dạy để nâng cao hiệu quả bài dạy hết... quả bài dạy hết sức cần thiết, để làm được điều này thì ngoài việc giáo viên phải sử dụng những thí nghiệm hiện có của trường thì cần phải chủ động nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thí nghiệm khác để tăng thêm tính hấp dẫn của bài học Qua thực tế dạy học chương từ trường ở lớp 11, tôi nhận thấy rằng việc đưa thêm những thí nghiệm trên vào dạy học là hết sức khả thi, học sinh thích thú, sôi nổi và hứng... khảo để thiết kế, chế tạo thí nghiệm phục vụ dạy học cho trường mình Qua đó, góp phần hạn chế tình trạng dạy chay mà hiện vẫn còn phổ biến ở nhiều trường Mặc dù đã cố gắng nhiều trong quá trình nghiên cứu đề tài này, nhưng với năng lực chuyên môn có hạn cũng như sự hạn chế về thời gian Rất mong nhận được sự trao đổi, góp ý chân thành từ phía đồng nghiệp và các em học sinh Hy vọng sáng kiến kinh nghiệm. .. - Giải thích kết quả thí nghiệm: + Cách giải thích nguyên lý làm việc của động cơ điện ở phương án này cũng tương tự như cách giải thích nguyên lý làm việc của động cơ điện ở phương án 1 đã nêu trên  Phương án 3: Khung dây được gắn trên trục quay - Chế tạo dụng cụ và bố trí thí nghiệm: 16 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn Bước 1: Cắt bỏ phần trên của chai nhựa 1.5 lít, giữ lại phần đáy... Phương án 2: Mạch được thiết kế nằm trên đáy vỏ lon - Chế tạo dụng cụ và bố trí thí nghiệm: Bước 1: Khoan 3 lỗ thẳng hàng trên cùng một khối khối, phần giữa khối gỗ ta đục một lỗ nhỏ vừa đủ để luồn vào đó là một sợi dây kẽm Sau đó uốn sợi kẽm theo hình lưỡi câu Bước 2: Cố định dải kim loại bằng một ốc vít trên lỗ khoan thứ nhất, trên ốc vít này ta nối một đoạn dây dẫn dài Hình 10: Thí nghiệm mạch chuông... khoảng 2mm và phần đầu của nó thì uốn lại cách đáy vỏ lon khoảng 1cm - Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm: 12 Sáng kiến kinh nghiệm Giáo viên: ThS Tạ Hồng Sơn Dùng hai dây dẫn kẹp cá sấu, một dây nối với dây dẫn trên ốc vít ở lỗ khoan thứ nhất, một dây nối với đầu tự do của nam châm điện, tất cả nối với nguồn điện một chiều Bật công tắc nguồn của máy biến thế và điều chỉnh độ lớn dòng điện, quan... vỏ lon - Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm: Dùng hai dây dẫn kẹp cá sấu, một dây nối với dây dẫn trên ốc vít thứ hai, một dây nối với đầu tự do của nam châm điện, tất cả nối với nguồn điện một chiều Bật công tắc nguồn của máy biến thế và điều chỉnh độ lớn dòng điện, quan sát thấy dải kim loại dao động qua lại và đập vào đáy vỏ lon làm phát ra âm thanh, đó chính là nguyên lý làm việc của mạch... điện phải hở + Vì dây điện từ dùng làm nam châm điện có điện trở nhỏ Do vậy trong quá trình chuông hoạt động nam châm nóng lên rất nhanh, để giảm thiểu dây bị cháy, ta không nên cho chuông hoạt động trong thời gian dài 2.5.6 Thiết kế, chế tạo động cơ điện một chiều - Mục đích thí nghiệm: Minh họa nguyên tắc hoạt động của động cơ điện nhờ ứng dụng lực từ tác dụng lên khung dây dẫn mang dòng điện  Phương