Nghiên cứu xác định và thực hiện mục tiêu dạy học các kiến thức công của lực điện, thế năng của điện tích trong điện trường vật lý 11 THPT

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong thời đại ngày nay, thời kỳ mà tri thức trí tuệ sáng tạo người coi yếu tố định phát triển xã hội, đòi hỏi ngành Giáo dục phải đổi mạnh mẽ, sâu sắc, toàn diện nhằm tạo người có đủ kiến thức, lực sáng tạo phẩm chất đạo đức tốt làm chủ đất nước Theo yêu cầu đổi mới, việc thiết kế học GV phải chuyển trọng tâm từ thiết kế hoạt động GV sang thiết kế hoạt động học sinh trình lĩnh hội kiến thức học Khi thiết kế học, giáo viên phải xác định rõ ràng cụ thể mục tiêu dạy học Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức kỹ năng, yêu cầu tối thiểu học sinh cần đáp ứng, bộc lộ sau học Tuy nhiên dựa vào mục tiêu chưa đáp ứng yêu cầu đổi mới: học sinh không tham gia tích cực vào hoạt động phát giải nhiệm vụ học tập, khơng rèn luyên tính tích cực, tự lực cho học sinh Vì giáo viên cần phải biết cách tự xác định mục tiêu sở mục tiêu theo tiêu chuẩn kiến thức kỹ Vậy vấn đề đặt là: “Mục tiêu dạy học phải để đáp ứng yêu cầu đổi dạy học ? ” Mục tiêu dạy học phải bao gồm mục tiêu trình học mục tiêu kết học mà việc xác định thực mục tiêu q trình học đáp ứng yêu cầu rèn luyện tính tích cực, tự lực, sáng tạo cho học sinh Bởi theo lý thuyết thích nghi J.Piaget: “Tri thức lực nảy sinh hình thành từ hoạt động” Trong dạy học hoạt động nhằm giải nhiệm vụ học tập Với mong muốn góp phần nhỏ bé vào việc nghiên cứu nâng cao chất lượng, hiệu dạy học vật lý, đáp ứng yêu cầu đổi PPDHVL trường phổ thông chọn đề tài : “Nghiên cứu xác định thực mục tiêu dạy học kiến thức “ Công lực điện, điện tích điện trường ” - Vật lý 11 THPT ” MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Xác định mục tiêu dạy học theo yêu cầu đổi kiến thức “Cơng lực điện”; “thế điện tích điện trường” - Vật lý 11 THPT (Dùng chung cho hai sách nâng cao) - Xây dựng tiến trình dạy học thực mục tiêu nói ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Nội dung kiến thức mục tiêu học sinh cần đạt tiến trình dạy học kiến thức “Công lực điện trường”; “Thế điện tích điện trường” chương “Điện tích, Điện trường” - Vật lý 11 THPT - Hoạt động GV HS dạy học kiến thức nêu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Để thực nhiệm vụ nêu sử dụng phối hợp phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp nghiên cứu lý luận để nắm quan điểm lý luận dạy học đại việc tổ chức tình học tập theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực tự chủ HS, lơi HS tham gia vào tiến trình tìm tịi giải vấn đề trình chiếm lĩnh kiến thức - Phương pháp quan sát (dự giờ) - Phương pháp điều tra thăm dò (trao đổi với GV HS) - Thực nghiệm sư phạm trường phổ thông theo tiến trình dạy học soạn thảo PHẦN II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI Quan điểm dạy học đại không trọng đến nội dung kiến thức, đến kết đầu học sinh, mà cịn trọng đến thân trình học Nhiều kết nghiên cứu rõ: để hoạch định chất lượng học tập, điều quan trọng phải xác định hành động học tập HS trình chiếm lĩnh, xây dựng kiến thức Cơ sở lý luận việc nghiên cứu xác định thực mục tiêu dạy học là: - Vấn đề thiết lập sơ đồ tiến trình nhận thức khoa học trí thức cần dạy - Vấn đề xác định mục tiêu dạy học trí thức cụ thể - Tổ chức tình học tập dạy học - Vấn đề định hướng khái qt chương trình hóa hành động nhận thức tích cực tự chủ học sinh - Thiết kế phương án dạy học đơn vị kiến thức cụ thể PHÂN TÍCH NỘI DUNG, THIẾT KẾ MỤC TIÊU VÀ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC “CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN TRƯỜNG” “THẾ NĂNG CỦA ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG” TRONG CHƯƠNG “ĐIỆN TÍCH, ĐIỆN TRƯỜNG” - VẬT LÝ 11 THPT 2.1 Tìm hiểu chương trình, SGK vật lý 11 THPT hai sách nâng cao 2.1.1 Về nội dung Nội dung kiến thức nêu SGK vật lý 11 sách (cơ nâng cao) có số điểm khác biệt cách tiếp cận vấn đề sau: + SGK vật lý 11 (cơ bản): Xây dựng khái niệm diện tích diện tường (SGK vật lý 11 CCGD không xây dựng khái niệm này) Tuy nhiên cách xây dựng khái niệm có tính chất áp đặt thơng báo “lấy số đo diện tích điện trường cơng mà điện trường sinh cho diện tích di chuyển từ điểm mà ta xét đến điểm mốc để tính (Trang 24- SGK vật lý bản) trường hợp điện tích q nằm điểm M điện trường điện tích điểm điện trường công mà điện trường sinh điện tích dịch chuyển từ điểm xét đến ∞ + SGK vật lý 11 (nâng cao): Đưa mối quan hệ công lực điện sinh điện tích dịch chuyển từ điểm đến điểm điện trường hiệu điện tích hai điểm Từ xây dựng khái niệm hiệu điện Khái niệm điện thơng báo sau có khái niệm hiệu điện Với cách làm khơng nêu ý nghĩa Vật lý khái niệm điện tích điện trường điện 2.1.2 Tìm hiểu thực tế dạy học: 2.1.2.1 Tình hình dạy: Tơi tiến hành tìm hiểu thực tế dạy học số trường THPT như: THPT Hàm Rồng Thanh Hóa, THPT Đào Duy Từ Thanh Hóa thu số kết sau: - Việc dạy đồng thời hai chương trình nâng cao gây khó khăn cho GV việc soạn giáo án cách xây dựng số kiến thức có khác - Đa số GV dạy theo kiểu thuyết trình giảng giải trình bày nội dung SGK Việc xác định mục tiêu học quan tâm không mức - Một số GV xác định mục tiêu học nhiên mục tiêu kết học quan tâm hoạt động HS học - Một số GV mong muốn phát huy tích cực, tự lực học sinh học Tuy nhiên câu hỏi mà GV đặt thông thường câu hỏi vụn vặt, đòi hỏi học sinh tái thơng thường, khơng có tác dụng việc phát triển tư HS 2.1.2.2 Tìm hiểu tình hình học tập - Nhiều HS lười hoạt động, suy nghĩ học, thường ngồi nghe giảng trông chờ thầy cô đọc để chép, hứng thú tìm tịi, đặt câu hỏi với giáo viên vấn đề học - Hầu học sinh khơng có thói quen tổng hợp, phân tích, suy luận, vận dụng so sánh kiến thức tiết học Do kiến thức em cịn hời hợt, khơng chắn nhanh quên - HS quen áp dụng kiến thức học cách máy móc vào tình tương tự học 2.1.3 Những khó khăn sai lầm mà học sinh thường gặp phải: - HS hay nhầm dấu tính cơng lực điện trường hợp điện trường - HS cho điên tích thuộc tính điện trường - HS học SGK 11 nâng cao không hiểu ý nghĩa vật lý khái niệm điện tích điện trường khái niệm điện 2.1.4 Nguyên nhân dẫn đến sai lầm phổ biến học sinh Theo tơi có ngun nhân sau dẫn đến sai lầm HS: 2.1.4.1 Về nội dung chương trình, SGK - Có hạn chế nêu (2.1.1) 2.1.4.2 Về phía giáo viên - Một số GV xác đinh mục tiêu học hoàn toàn dựa vào hướng dẫn thưc chương trình phần mức độ cần đạt, chí cịn khơng biết cách xác định mục tiêu Và giáo án tóm tắt lại nội dung SGK mà khơng thiết kế tiến trình dạy học cụ thể với hệ thống câu hỏi định hướng hoạt động học sinh - Nhiều GV chưa biết cách tổ chức học tạo hứng thú nhận thức học sinh, mà ý tới việc thơng báo giảng giải nội dung cho rõ ràng, dễ hiểu, không quan tâm tới việc rèn luyện lực giải vấn đề, phát triển kỹ vận dụng hình thành kiến thức cách sâu sắc vững 2.1.4.3 Về phía học sinh - Khi học lý thuyết thường có thói quen cần ghi nhớ công thức cuối định luật, khái niệm vật lý cách máy móc Khi có nhiều cơng thức phải ghi nhớ HS thường nhầm lẫn vận dụng thường sai trường hợp có biến đổi so với lý thuyết - HS thường quan tâm đến tập định tính Đó tập có tác dụng nhằm khắc sâu ý nghĩa kiến thức vật lý học 2.1.5 Các biện pháp khắc phục khó khăn dạy học - Tổ chức lại nội dung kiến thức: Công lực điện, Thế điện tích điện trường; nghiên cứu xác định mục tiêu thiết kế hoạt động dạy học thực mục tiêu (dùng chung cho hai sách) - Trong phương án dạy học đặc biệt quan tâm: Thực tốt khâu đảm bảo trình độ xuất phát cần thiết - đề xuất vấn đề - đề xuất giải pháp giải vấn đề hệ thống câu hỏi định hướng giúp HS phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ, động sáng tạo 2.2 Phân tích tiến trình xây dựng kiến thức “Cơng lực điện trường” “Thế điện tích điện trường” 2.2.1 Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức: Công lực điện - Điện trường điện trường mà véc tơ điện trường điểm - Lực mà điện trường tác dụng lên điện tích q có phương , vị trí điện tích điện trường; q > q < - Công lực không đổi, dịch chuyển điện tích độ dời tính theo cơng thức: A = F.s.cosα Trường hợp dịch chuyển đường cong tính cơng lực F khơng đổi dich chuyển cách chia đường cong thành nhiều đoạn đường nhỏ ∆s (coi đoạn thẳng thẳng) liên tiếp AMN = Cơng A điện trường đều( có cường độ E) tác dụng lên điện tích q điện tích di chuyển từ điểm M( có tọa độ dM) đến điểm N ( có tọa độ dN) điện trường tính theo E, q, dM, dN cơng thức nào? Cơng có phụ thuộc hình dạng đường khơng? Áp dụng cơng thức A = Fscosα để tính cơng lực điện trường điện tích điểm q di chuyển điện trường từ điểm M( có tọa độ dM) đến điểm N có tọa độ dN ( với s.cos α độ dài đại số hình chiếu đường lên phương đường sức điện trường ) Để tính cơng qng đường có hình dạng bất kỳ, ta tính tổng cơng đoạn đường nhỏ (có thể coi đoạn thẳng) liên tiếp Chọn trục tọa độ Ox hình vẽ: O + Giả sư điện tích điểm q < ● Trường hợp q di chuyển theo đường thẳng N1 Nur1′ từ M có tọa độ dM đến điểm N có tọa độ dN : M N2 N Do dN = nên AMN = qEd = qEdM – qEdN ● Trường hợp q di chuyển theo đường cong: chia đường cong thành n đoạn thẳng nhỏ MN1, N1N2,…Nn-1N: AMN = A1+A2+…+An = F.MN1cosα1+F.N1N2cosα2+…F.Nn-1 Ncosαn F N 2′ N′ x = =qEdM – qEdN + Trường hợp điện tích điểm q > 0, tương tự ta tính cơng lực điện trường : AMN = qEdM – qEdN =qE(dM – dN) Đặt d = dM – dN AMN = qEd Cơng lực điện dich chuyển điện tích điện trường từ M đến N AMN = qEdM –qEdN , tỉ lện với độ lớn điện tích điện trường từ M đến N A MN = qEdM – qEdN , tỉ lệ với độ lớn điện tích, khơng phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vào điểm đầu M điểm cuối N đường O MN N ′ N2 ur1 F Tiến trình nhận thức diễn đạt sau: N 2′ N * Ta biết: N′ ur - Điện trường điện trường mà véc tơ điện trường điểm E ur ur ur - Lực mà điện trường tác dụng lên điện tích q F = qE có phương E , x ur ur ur ur vị trí điện tích điện trường; F ↑↑ E q > F ↑↓ E q < r ur - Công lực F không đổi, dịch chuyển điện tích độ dời s tính theo công thức: A = F.s.cosα Trường hợp dịch chuyển đường cong tính cơng lực F khơng đổi dich chuyển cách chia đường cong thành nhiều đoạn đường nhỏ ∆s (coi đoạn thẳng thẳng) liên tiếp AMN = ∑ F ∆s.cosα ∆s *Vậy vấn đề đặt : Cơng A điện trường đều( có cường độ E) tác dụng lên điện tích q điện tích di chuyển từ điểm M( có tọa độ d M) đến điểm N ( có tọa độ d N) điện trường tính theo E, q, dM, dN cơng thức nào? Cơng có phụ thuộc hình dạng đường khơng? * Giải pháp cho vấn đề đặt sau : Áp dụng công thức A = Fscosα để tính cơng lực điện trường điện tích điểm q di chuyển điện trường từ điểm M( có tọa độ dM) đến điểm N có tọa độ dN ( với s.cos α độ dài đại số hình chiếu đường lên phương đường sức điện trường ) Để tính cơng qng đường có hình dạng bất kỳ, ta tính tổng cơng đoạn đường nhỏ (có thể coi đoạn thẳng) liên tiếp * Thực giải pháp sau: O Chọn trục tọa độ Ox hình vẽ: + Giả sư điện tích điểm q < N1 Nur1′ ● Trường hợp q di chuyển theo đường thẳng F N2 từ M có tọa độ dM đến điểm N có tọa độ dN : N 2′ AMN = F MN cosα = F MN ′ = qE (d M − d N′ ) N N′ Do dN = d N′ nên AMN = qEdM – qEdN ● Trường hợp q di chuyển theo đường cong: x chia đường cong thành n đoạn thẳng nhỏ MN1, N1N2,…Nn-1N thì: AMN = A1+A2+…+An = F.MN1cosα1+F.N1N2cosα2+…F.Nn-1 Ncosαn = F ( MN1′ + N1′N 2′ + + N n′−1N ′) = F MN ′ =qEdM – qEdN + Trường hợp điện tích điểm q > 0, tương tự ta tính cơng lực điện trường : AMN = qEdM – qEdN =qE(dM – dN) * Do câu trả lời cho vấn đề đặt là: Công lực điện dich chuyển điện tích điện trường từ M đến N AMN = qEdM –qEdN , tỉ lện với độ lớn điện tích điện trường từ M đến N AMN = qEdM – qEdN , tỉ lệ với độ lớn điện tích, khơng phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vào điểm đầu M điểm cuối N đường M - -++ -++ -++ -++ -++ 2.2.2 Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng khái niệm: Thế điện tích điện trường : - Mối tương quan công lượng: Công số đo biến đổi lượng * Một vật trường trọng lực thì: A12 = mgh1 – mgh2 (1) A12 = (2) - Trong công thức (1), tích mgh thay đổi vị trí vật thay đổi từ vị trí h1 đến vị trí h2 Hiệu tích mgh hai vị trí cơng trọng lực sinh Do mgh biểu thức lượng vật gọi - Trong cơng thức (2), tích thay đổi vị trí vật thay đổi từ vị trí v1 đến vị trí v2 Hiệu tích hai vị trí cơng trọng lực sinh Do biểu thức lượng vật gọi động * Cơng thức tính công lực điện trường trường hợp điện trường là: AMN = qEdM –qEdN Cơng thức tính cơng lực điện AMN = qEdM – qEdN cho thấy có đại lượng đặc trưng cho điện tích q điện trường mà biến đổi giá trị phụ thuộc vào thay đổi vị trí điện tích có mối tương quan với cơng sinh lực điện trường tác dụng lên điện tích này? Từ cơng thức AMN = qEdM – qEdN , lập luận để rút câu trả lời - Vế phải biểu thức hiệu tích qEd hai vị trí M N Do nói cơng thức AMN = qEdM – qEdN cho thấy công lực điện trường sinh điện tích dịch chuyển từ M đến N biến đổi đại lượng qEd Vậy tích qEd lượng điện tích q vị trí có tọa độ d - Mặt khác tích qEd thay đổi vị trí điện tích thay đổi từ điểm có tọa độ d M đến điểm có tọa độ dN Do tích qEd điện tích điểm có tọa độ d điện trường Công thức AMN = qEdM –qEdN cho thấy tích qEd thay đổi phụ thuộc vào thay đổi vị trí điện tích điện trường hiệu hai tích hai vị trí M N cơng mà điện trường sinh điện tích dịch chuyển từ M đến N Do tích qEd vị trí điện trường đặc trưng cho điện tích mặt lượng, gọi điện tích điểm xét Tiến trình nhận thức diễn đạt sau : * Trong chương trình học lớp 10 ta biết : - Mối tương quan công lượng: Công số đo biến đổi lượng VD : Một vật trường trọng lực thì: A12 = mgh1 – mgh2 (1) mv22 mv12 − A12 = (2) 2 - Trong cơng thức (1), tích mgh thay đổi vị trí vật thay đổi từ vị trí h đến vị trí h2 Hiệu tích mgh hai vị trí cơng trọng lực sinh Do mgh biểu thức lượng vật gọi - Trong công thức (2), tích vị trí v2 Hiệu tích mv thay đổi vị trí vật thay đổi từ vị trí v1 đến mv hai vị trí cơng trọng lực sinh Do mv biểu thức lượng vật gọi động - Cơng thức tính cơng lực điện trường trường hợp điện trường là: AMN = qEdM –qEdN * Vậy vấn đề đặt : Cơng thức tính công lực điện AMN = qEdM – qEdN cho thấy có đại lượng đặc trưng cho điện tích q điện trường mà biến đổi giá trị phụ thuộc vào thay đổi vị trí điện tích có mối tương quan với công sinh lực điện trường tác dụng lên điện tích này? * Giải pháp vấn đề sau: Từ công thức AMN = qEdM – qEdN , lập luận để rút câu trả lời * Thực giải pháp : - Vế phải biểu thức hiệu tích qEd hai vị trí M N Do nói cơng thức AMN = qEdM – qEdN cho thấy công lực điện trường sinh điện tích dịch chuyển từ M đến N biến đổi đại lượng qEd Vậy tích qEd lượng điện tích q vị trí có tọa độ d - Mặt khác tích qEd thay đổi vị trí điện tích thay đổi từ điểm có tọa độ dM đến điểm có tọa độ dN Do tích qEd điện tích điểm có tọa độ d điện trường * Vậy câu trả lời cho vấn đề : Cơng thức AMN = qEdM –qEdN cho thấy tích qEd thay đổi phụ thuộc vào thay đổi vị trí điện tích điện trường hiệu hai tích hai vị trí M N công mà điện trường sinh điện tích dịch chuyển từ M đến N Do tích qEd vị trí điện trường đặc trưng cho điện tích mặt lượng, gọi điện tích điểm xét 2.3 Thiết kế mục tiêu hoạt động dạy học “Công lực điện” 2.3.1 Thiết kế mục tiêu: Nội dung kiến thức: - Công lực điện sinh di chuyển điện tích điện trường từ M đến N AMN = qEdM – qEdN tỉ lệ với độ lớn điện tích, khơng phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M điểm cuối N đường - Công lực điện sinh di chuyển điện tích điện trường tỉ lệ với độ lớn điện tích, khơng phụ thuộc hình dạng đường đi, phụ thuộc vị trí điểm đầu điểm cuối đường - Công thức AMN = qEdM – qEdN cho thấy tích qEd thay đổi phụ thuộc thay đổi vị trí điện tích điện trường hiệu tích hai vị trí M N công mà điện trường sinh điện tích dịch chuyển từ M đến N Do tích qEd điểm điện trường đặc tưng cho điện tích mặt lượng gọi điện tích điểm xét - Thế điên tích điểm M điên trường lượng điện trường dự trữ cho điện tích, tỉ lệ với điện tích phụ thuộc vị trí điện tích điện trường - Mối quan hệ công lực điện sinh dịch chuyển điện tích từ điểm M đến điểm N điện trường với hiệu điện tích M N AMN =WtM –WtN Mục tiêu kết học - HS chứng minh lại công thức AMN = qEdM – qEdN tđiện trường - HS nêu đặc điểm công lực điện sinh điện tích điểm dịch chuyển điện trường - HS chứng minh công lực điện trường dịch chuyển điện tích theo quỹ đạo kín - HS nêu khái niệm điện tích điểm điện trường, mối quan hệ công lực điện với hiệu điện tích hai điểm điện trường - Học sinh vận dụng kiến thức học để giải tập đề kiểm tra Mục tiêu trình học: - HS tham gia đề xuất giải pháp thực giải pháp trả lời câu hỏi: Cơng A điện trường (có cường độ điện trường E) tác dụng lên diện tích q điện tích di chuyển từ điểm M (tọa độ dM) đến điểm N (tọa độ dN) điện trường tính theo E,q,dM,dN cơng thức nào? Cơng có phụ thuộc hình dạng đường khơng ? (câu hỏi 1) - HS rút kết luận trả lời cho câu hỏi - HS tham gia đề xuất thực giải pháp trả lời câu hỏi: Cơng thức tính cơng lực điện AMN = qEdM – qEdN cho thấy có đại lượng đặc trưng cho điện tích q điện trường mà biến đổi giá trị phụ thuộc vào thay đổi vị trí điện tích có mối tương quan với cơng sinh lực điện trường tác dụng lên điện tích này? (câu hỏi 2) - HS khái quát rút kết luận trả lời câu hỏi - HS trả lời câu hỏi công lực điện sinh dịch chuyển điện tích từ M đến N điện trường hiệu điện tích hai điểm M, N có mối tương quan với ? Đề kiểm tra kết học: Bài 1: Khi điện tích điểm chuyển từ điểm A đến điểm B điện trường lực điện tường sinh cơng 2,5J Nếu A 2,5J B động điện tích thay đổi nào? Biết điện tích chịu tác dụng lực điện trường Chọn đáp án a 5J ; động tăng 2,5J b 5J ; động giảm 2,5J c 0J ; động tăng 2,5J d 0J ; động giảm 2,5J Bài 2: Một electron thả không vận tốc đầu sát âm, điện trường hai kim loại phẳng tích điện trái dấu Cường độ điện trường hai lả 1000V/m Khoảng cách hai 1cm Tính cơng lực điện trường sinh trình chuyển động e Bài 3: Tính động điện tích trước đập vào dương, cho lượng điện tích bảo tồn q trình chuyển động Đáp án: Bài 1: phương án c Bài 2: AMN = qEdM – qEdN với dM = 10 -2 m; dN = nên AMN = 1,6.10-18J Bài 3: Năng lượng điện tích bảo tồn trình chuyển động tức tổng động điện tích khơng đổi Do độ biến thiên động = độ giảm điện tích = cơng lực điện trường sinh q trình chuyển động điện tích WđN-WđM =WđN = AMN = 1,6.10-18J 2.3.2 Thiết kế hoạt động dạy học: Công lực điện trường * Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện xuất phát: Để chuẩn bị điều kiện xuất phát, GV đặt cho HS câu hỏi kiểm tra cũ : Phát biểu khái niệm điện trường ? - Dự kiến HS trả lời : Điện trường điện trường mà véc tơ điện trường điểm Đặc điểm véc tơ lực điện trường tác dụng lên điện tích điện trường ? ur ur - Dự kiến HS trả lời : F = qE Xét hai trường hợp : ur ur ur ur Khi q > F ↑↑ E q < F ↑↓ E Véc tơ lực điện trường khơng đổi vị trí điện tích điện trường ln phương với véc tơ cường độ điện trường Khái niệm công học ? - Dự kiến HS trả lời: Công lực F dịch chuyển độ dời s tính theo công thức: A = F.s.cosα Trường hợp dich chuyển đường cong tính cơng lực F khơng đổi ? ◊ Chia đường cong thành nhiều đoạn đường nhỏ ∆s liên tiếp (coi đoạn thẳng) AMN = ∑ F ∆s.cosα ∆s 10 * Đặt vấn đề: - Một diện tích điểm q di chuyển từ điểm M (có tọa độ d M) đến điểm M có tọa độ dN điện trường (có cường độ điện trường E) Điện trường sinh công dịch chuyển Vấn đề đặt là: - Công lực điện trường sinh diện tích di chuyển từ M đến N tính theo q, E, dM, dN công thức nào? Cơng có phụ thuộc hình dạng đường không? * Giải vấn đề +Để thực mục tiêu học sinh tham gia đề xuất giải pháp cho vấn đề đặt ra, giáo viên tổ chức tình sau: Ta giải toán ? - Dự kiến HS trả lời: Áp dụng công thức A = F.s.cosα chiếu đường lên phương đường sức Nếu học sinh trả lời đến GV hỏi tiêp : Áp dụng cơng thức A = F.s.cosα cho đường có dạng ? (vì tốn chưa cho hình dạng đường đi) - Dự kiến HS trả lời: áp dụng cho trường hợp đường đoạn thẳng Trường hợp đường đoạn thẳng mà đoạn đường cong bất kỳ, ta phải làm áp dụng cơng thức ? - Dự kiến HS trả lời: chia đường cong thành nhiều đoạn đường nhỏ liên tiếp (mỗi đoạn coi đoạn thẳng) áp dụng công thức A = F.s.cosα để tính cơng cho đoạn đường nhỏ Cơng lực điện trường sinh di chuyển điện tích đường cong MN tổng công đoạn đường nhỏ liên tiếp Tóm lại phương hướng để giải vấn đề đặt ? Nếu học sinh khơng khái qt được, khái quát chưa đầy đủ GV làm công việc ◊ Giải pháp : Áp dụng cơng thức A= F.s.cosα để tính cơng lực điện trường điện tích điểm q di chuyển điện trường từ điểm M có tọa độ dM đến điểm N có tọa độ dN (với scosα độ dài đại số đường lên phương đường sức điện trường) - Trường hợp đường có dạng đường cong ta tính tổng cơng đoạn đường nhỏ liên tiếp (coi đoạn thẳng) + Giáo viên yêu cầu học sinh thực giả pháp : - Dự kiến kết HS làm : đưa cơng thức AMN = q.E.MN’= qEd Trong d độ đại số đường lên phương đường sức Để đạt mục đích cuối AMN = qEdM – qEdN , GV đặt tiếp câu hỏi : Hãy tính cơng lực điện theo tọa độ điểm M N, ý dấu biểu thức hai vế công thức ? Với câu hỏi chắn HS trả lời + Để thực mục tiêu HS khái quát hóa diễn đạt kết luận, GV yêu cầu : Vậy ta trả lời cho vấn đề đặt ? - HS : Công lực điện trường sinh di chuyển điện tích điện trường từ M đến N AMN = qEdM – qEdN., không phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M điểm cuối N đường 11 Nếu HS không nêu đặc điểm A tỉ lệ vơi q GV hỏi tiếp : Trong công thức A MN = qEdM – qEdN AMN q có mối tương quan ? Tại ? - HS: tỉ lệ thuận AMN tỉ lệ thuận với lực điện trường, lực điện trường tỉ lệ với q nên AMN tỉ lệ thuận với q Vậy câu trả lời cho vấn đề đặt ? Cơng lực điện trường sinh di chuyển điện tích điện trường từ M đếnN AMN = qEdM – qEdN tỉ lệ với điện tích khơng phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M điểm cuối N đường GV thông báo : ◊ Người ta chứng minh trường hợp điện trường khơng cơng lực điện trường khơng phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vào vị trí diện tích điện trường Những lực mà cơng có đặc điểm gọi lực hay lực bảo tồn Thế điện tích điện trường đều: * Kiểm tra chuẩn bị điều kiện xuất phát: Đặc điểm công lực điện di chuyển điện tích điện trường ? - HS : Một điểm tích điểm q di chuyển điện trường từ điểm M có tọa độ dM, đến điểm N có tọa độ dN cơng lực điện trường là: AMN = qEdM – qEdN Trong chương trình học lớp 10 biết mối quan hệ công lượng: Công số đo biến đổi lượng (vật lý 10 nâng cao- T165) VD: Một vật trường trọng lực Vật dịch chuyển từ vị trí h đến vị trí h2 trọng trường, vận tốc vật thay đổi từ v1 đến v2 mối quan hệ cơng trọng lực với năng, với động vật biểu công thức ? - HS trả lời câu hỏi này: A12 = mgh1 – mgh2 (1) A12 = mv22 mv12 − (2) 2 Trong cơng thức (1) tích mgh thay đổi vị trí vật thay đổi từ h đến vị trí h2 Hiệu tích mgh hai vị trí cơng trọng lực sinh Do mgh biểu thức lượng vật gọi mv Trong công thức (2) tích thay đổi vận tốc thay đổi từ v đến v2 Hiệu mv mv tích hai vị trí cơng trọng lực sinh Do biểu 2 thức lượng vật gọi động Công lực điện trường công trọng lực có điểm giống ? - Dự kiến HS trả lời: Công lực điện trường cơng trọng lực khơng phụ thuộc hình dạng đường đi, phụ thuộc vào vị trí điện tích điên trường hay vị trí vật trường trọng lực ◊ Do có tương đồng mặt lượng điên tích điện trường vật trọng trường 12 * Đặt vấn đề: Cơng thức tính cơng lực điện trường A MN = qEdM – qEdN cho thấy có đại lượng đặc trưng cho điện tích q điện trường mà biến đổi giá trị phụ thuộc vào thay đổi vị trí điện tích có mối tương quan với cơng sinh lực điện trường tác dụng lên điện tích ? * Giải vấn đề + Để thực mục tiêu HS tham gia đề xuất vấn đề, sau HS có đủ điều kiện xuất phát cần thiết, GV tổ chức tình sau : Phương hướng cho vấn đề đặt ? - HS : GV thêm câu hỏi gợi ý để đạt mục tiêu: Đại lượng đặc trưng cho điện tích mặt lượng tìm công thức ? - HS trả lời câu hỏ này: đại lượng cần tìm có mặt công thức AMN = qEdM – qEdN ◊ Vậy giải pháp là: Dựa vào công thức AMN = qEdM – qEdN để rút câu trả lời + Để thực mục tiêu: HS tham gia thực giải pháp, GV yêu cầu HS suy nghĩ để thực theo giải pháp đưa Lập luận để rút câu trả lời ? Nếu HS không trả lời được, GV gợi ý tiếp ◊ Trong trường hợp vật trường trọng lực vật dịch chuyển, trường sinh cơng cơng biểu diễn hiệu lượng vật hai điểm Nếu lượng phụ thuộc vị trí năng, phụ thuộc vào vận tốc củ vật động Tương tự công lực điện biểu diễn hiệu hai số số có ý nghĩa phương diện vật lý ? - Bằng suy luận tương tự, HS rút ra: đại lượng cần tìm tích qEd gọi điện tích điện trường Nếu HS khơng tìm câu trả lời GV gợi ý thêm: Cho biết đại lượng cần tìm có đặc điểm ? - HS: Giá trị thay đổi theo vị trí điện tích, hiệu cơng lực điên trường sinh ◊ Cho nên tương tự trường hợp trọng lượng, rút đại lượng cần tìm khơng ? -HS trả lời câu hỏi này: Đó tích qEd tích gọi điện tích GV yêu cầu HS lập luận lại để rút câu trả lời - Dự kiến HS trả lời: Công = hiệu hai biểu thức phụ thuộc tọa độ Tương tự trường hợp vật trường trọng lực, biểu thức + Để thực mục tiêu: HS khái quát hóa rút kết luận, GV yêu cầu: Tóm lại câu trả lời cho vấn đề đặt ? - Dự kiến HS trả lời: Đại lượng cần tìm diện tích điểm điện trường, xác định công thức Wt = qEd Nếu HS chưa đưa câu trả lời sát với câu hỏi, GV cần xác lại sau: ◊ Công thức AMN = qEdM – qEdN cho thấy qEd thay đổi phụ thuộc thay đổi vị trí điện tích điện trường hiệu tích hai vị trí M N công mà điện trường sinh diện tích dịch chuyển từ M đến N Do 13 tích qEd đặt trưng cho điện tích điện trường mặt lượng gọi điện tích điểm có tọa độ d điện trường ◊ Biểu thức WtM = qEdM điện tích điểm M điện trường Từ biểu thức ta thấyWtM ~ q GV thông báo khái niệm điểm điện trường: ◊ Người ta chứng minh rằng: Trong trường hợp điện tích điện trường WtM tỉ lệ với q phụ thuộc vị trí điện tích điện trường Do người ta có khái niệm điện tích điểm điện trường: Thế điện tích điểm M điện trường lượng điện trường (trường thế) dự trữ cho điện tích, tỉ lệ với điện tích phụ thuộc vị trí điện tích điện trường + Để đạt mục tiêu: HS nêu mối tương quan công lực điện trường với hiệu điện tích hai điểm điện trường, GV đặt câu hỏi: Điện trường trường hợp đặc biệt điện trường Vậy công lực điện trường với hiệu điện tích hai điểm điện trường có mối tương quan ? - HS: AMN =WtM -WtN * Khái quát củng cố kết quả: GV nhắc lại kiến thức cần nắm - Công lực điện sinh di chuyển điện tích điện trường từ M đến N AMN = qEdM – qEdN tỉ lệ với độ lớn điện tích, khơng phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M điểm cuối N đường - Công lực điện trường sinh di chuyển điện tích điện trường khơng phụ thuộc hình dạng đường phụ thuộc vị trí điểm đầu điểm cuối đường - Cơng thức tính cơng lực điện trường AMN = qEdM – qEdN cho thấy đại lượngW1 = qEd đặc trưng cho điện tích q điện trường điểm mặt lượng (gọi năng) Sự biến đổi giá trị củaW t phụ thuộc vào thay đổi vị trí điện tích có mối tương quan với cơng sinh lực điện trường tác dụng lên diện tích dịch chuyển từ M đến N - Thế điện tích điểm M điện trường lượng điện tích điện trường (lực thế) dự trữ tỉ lệ vói điện tích phụ thuộc vị trí điên tích điện trường - Mối quan hệ công lực điện dich chuyển điện tích từ điểm M đến điểm N điện trường với hiệu điện tích M N AMN = WtM –WtN * GV mở rộng thêm: Tương tự trọng lượng diện tích điện trường có động Nếu khơng có lực khác tác dụng vào điện tích ngồi lực điện trường điện tích bảo tồn 14 2.4 Kết luận: Trong phần này, việc làm được: Nghiên cứu thực tế dạy học, phát khó khăn GV, HS sử dụng hai sách vật lý 11 nâng cao dạy học kiến thức “Công lực điện trường” “Thế điện tích điện trường” Trên sở đề xuất biện pháp khắc phục khó khăn: - Nghiên cứu kỹ nội dung kiến thức hai sách - Lập sơ đồ biểu đạt lơgic tiến trình nhận thức khoa học kiến thức: Công lực điện trường; Thế điện tích điện trường - Xác định mục tiêu dạy học cụ thể phù hợp với sơ đổ biểu đạt logic tiên trình nhận thức khoa học kiến thức cần dạy, đáp ứng yêu cầu đổi - Thiết kê hoạt động dạy học kiến thức cụ thể để thực mục tiêu xác định - Trong phương án dạy học cụ thể, đặc biệt quan tâm thực tốt khâu đảm bảo trình độ xuất phát cần thiết - đề xuất vấn đề xây dựng câu hỏi định hướng giúp HS tích cực hoạt động, chiếm lĩnh kiến thức THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm - Đánh giá tính khả thi tiến trình dạy học tình học tập soạn thảo nhằm thực mục tiêu xác định Trên sở có bổ xung, sửa đổi nhằm hồn thiện tiến trình dạy học soạn thảo - So sánh, đối chiếu kết học tập lớp thực nghiệm lớp đối chứng, từ có phân tích bổ sung, sơ đánh giá rút kết luận hiệu việc xây dựng tình học tập nhằm thực mục tiêu xác định theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tự chủ, tích cực học sinh 3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm Tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm với đối tượng học sinh lớp 11 trường THPT Đào Duy Từ – TP Thanh Hóa - Lớp đối chứng 11A6 giáo Lê Xn Hịa dạy - Lớp thực nghiệm 11A7 trực tiếp dạy - Hai lớp có điều kiện học tập mơi trường sư phạm giống - Trình độ học sinh lớp nhìn chung tương đương Kết kiểm tra chất lượng khảo sát trình độ xuất phá học sinh lớp sau: Lớp Sĩ số Giỏi Khá TB Yếu Kém Thực nghiệm 46 25 13 Đối chứng 48 26 13 3.3 Phương pháp thực nghiệm - Lớp đối chứng: Dạy bình thường - Lớp thực nghiệm: Dạy theo tiến trình soạn thảo, bổ sung rút kinh nghiệm 15 3.4 Thời gian thực nghiệm - Đầu học kỳ 1, năm học 2016 - 2017 3.5 Sơ đánh giá kết thực nghiệm sư phạm Nhận xét tiến trình dạy học: * Ở lớp thực nghiệm: Với mục tiêu đặt tình dạy học thiết kế, nhận thấy diễn biến q trình dạy học thực nghiệm sau: - Nói chung việc thiết kế tiến trình dạy học soạn phù hợp với thực tế HS lớp, câu hỏi đưa vừa sức HS tạo tình có vấn đề kích thích tìm tịi giải vấn đề xây dựng kiến thức HS - Khơng khí học tập sơi nổi, HS tích cực tham gia vào khâu đề xuất giải pháp thực giải pháp đưa cơng thức tính cơng lực điện, tìm đặc điểm định tính đặc điểm định lượng khái niệm điện tích điện trường đều, cịn lúng túng Như mục tiêu kiến thức mục tiêu trình học đạt * Ở lớp đối chứng: - GV soạn thảo tiến trình dạy học SGK - HS thụ động nghe tiếp nhận thông báo GV, không tự tin vận dụng, chí có em vận dụng sai Đánh giá kết học Tôi tiến hành kiểm tra 10 phút kết hoc thu kết sau đây: Số HS trả lời Câu Lớp đối chứng Lớp thực nghiệm 23/45 40/46 36/45 36/46 10/45 25/46 * Kết kiểm tra cho thấy: - Với câu hỏi kiểm tra mức độ hiểu, vận dụng HS (câu 2) kết kiểm tra lớp - Với câu hỏi kiểm tra mức độ vận dụng linh hoạt HS (câu 1, câu 3) kết cho thấy HS lớp thực nghiệm làm tốt Kết luận Sau đợt thực nghiệm sư phạm, qua việc tổ chức, theo dõi phân tích diễn biến tình dạy thực nghiệm Qua việc trao đổi thao luận lấy ý kiến GV HS sau học thông qua kiểm tra, xử lý kết qủa theo kiểm định thống kê toán học, chúng tơi có nhận xét sau: - Nội dung tiến trình dạy học soạn thảo tương đối phù hợp với thực tế học sinh Việc tổ chức tình học tập, định hướng hành động học cho học sinh với hệ thống câu hỏi hướng dẫn vừa sức kích thích suy nghĩ tích cực hoạt động giải vấn đề trình học 16 - Trong trình học học sinh đề xuất dự đoán, diễn đạt ý kiến suy nghĩ Qua rèn luyện cho học sinh khả tư logic Đồng thời qua giáo viên kiểm soát hoạt động nhận thức học sinh, từ kịp thời uốn nắn, khắc phục khó khăn, sai lầm mà học sinh mắc phải - Qua học, HS rèn luyện khả vận dụng kiến thức vào việc giải tập - Qua diễn biến tiến trình dạy học kết kiểm tra thực nghiệm sư phạm chứng tỏ việc tổ chức lại nội dung số đơn vị kiến thức việc thiết kế phương án dạy học kiến thức tơi soạn thảo có tính khả thi, phù hợp với trình độ nhận thức học sinh Nó chứng tỏ dạy học theo phương pháp này, học sinh tự chủ nắm kiến thức, hoạt động tích cực hơn, góp phần phát triển tư sáng tạo học sinh Qua nói tiến trình dạy học đạt mục tiêu đề Một số hạn chế: - Dạy học theo phương án thiết kế tốn nhiều thời gian để soạn thảo hệ thống câu hỏi định hướng - Tôi tiến hành thực nghiệm đối tượng học sinh tương đương trình độ nhận thức Do cần phải tiếp tục thực nghiệm đối tượng học sinh khác để chỉnh sửa cho tiến trình dạy học phù hợp với nhiều đối tượng học sinh KẾT LUẬN CHUNG CỦA ĐỀ TÀI Qua trình thực nghiên cứu, đối chiếu với mục đích, nhiệm vụ đề tài giải vấn đề sau: Tôi nghiên cứu kỹ nội dung chương “Điện tích, Điện trường”, có tổ chức lại nơi dung nội dung kiến thức “Công lực điện trường” “Thế điện tích điện trường”, thiết ké phương án dạy học kiến thức đó, đặc biệt quan tâm nghiên cứu xác định thực mục tiêu theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ HS Dựa sở lý luận việc tổ chức tình học tập định hướng hoạt động nhận thức tích cực tự chủ HS đề tài xây dựng tiến trình dạy học kiến thức nói theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ chiếm lĩnh kiến thức học sinh Quá trình thực nghiệm sư phạm chứng tỏ việc thiết lập lại sơ đồ tiến trình hoạt động dạy học kiến thức dùng chung cho hai sách nâng cao - vật lý lớp 11 mang tính khả thi Tiến trình dạy học khơng đem lại hiệu cao việc nắm vữn tính tích cực, tự lực lực giải vấn đề học sinh Các tiến trình dạy học dùng làm tài liệu tham khảo hữu ích cho giáo viên phổ thông trung học tổ chức dạy học kiến thức Do điều kiện thời gian có hạn, tiến hành thực nghiệm sư phạm hai kiến thức chương với số lượng học sinh có hạn việc đánh giá tính hiệu chưa thực mang tính khái qt Tơi tiếp tục thử nghiệm diện rộng để hồn thiện tiến trình dạy học đồng thời khẳng định: Nếu vận dụng quan điểm dạy học đại 17 cách phù hợp thiết kế tiến trình hoạt động dạy kiến thức: Cơng lực điện, điện tích điện trường, cho phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ học sinh Những kết thực nghiệm sư phạm kết luận rút từ đề tài tạo điều kiện cho mở rộng nghiên cứu sang phần khác chương trình vật lý phổ thơng cho góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý trường phổ thơng XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN Thanh hóa, ngày 15 tháng năm 2017 Tôi xin cam đoan sáng kiên kinh nghiệm viết, khơng chép nội dung người khác Đào Thị Bích Hạnh 18 19 ... sâu ý nghĩa kiến thức vật lý học 2.1.5 Các biện pháp khắc phục khó khăn dạy học - Tổ chức lại nội dung kiến thức: Công lực điện, Thế điện tích điện trường; nghiên cứu xác định mục tiêu thiết kế... nhận thức tích cực tự chủ học sinh - Thiết kế phương án dạy học đơn vị kiến thức cụ thể PHÂN TÍCH NỘI DUNG, THIẾT KẾ MỤC TIÊU VÀ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC “CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN TRƯỜNG” “THẾ NĂNG... khoa học xây dựng kiến thức: Công lực điện - Điện trường điện trường mà véc tơ điện trường điểm - Lực mà điện trường tác dụng lên điện tích q có phương , vị trí điện tích điện trường; q > q < - Công